TWI447066B - Distance sensing circuit and touch electronic device - Google Patents

Description

距離感測電路及觸控電子裝置

本發明係有關於一種感測電路及觸控電子裝置，尤其是指一種可提高感測精確性的距離感測電路及觸控電子裝置。

在現今資訊社會下，人類對電子產品之依賴性逐漸日增。舉凡行動電話(mobile phone)、掌上型電腦(handheld PC)、個人化數位助理(Personal Digital Assistance，PDA)等等…，這些電子產品在生活周遭隨處可見。所以，電子產品已與日常生活產生密不可分的關係，人性化且功能性佳的電子產品也不斷地推陳出新。以行動電話為例，隨著製造技術的提高及成本的降低，行動電話在市面上的擁有率已經相當高，使得行動電話成為目前最常用的通訊工具之一，幾乎已經達到人手一機的狀況。

現今為了增加手持式電子裝置(例如行動電話)之功能，而將距離感測器應用於手持式電子裝置，特別是具有觸控功能的行動電話，其主要目的是希望當使用者使用行動電話而靠近使用者時，必須要停止觸控功能，以避免誤觸行動電話之觸控螢幕，而誤執行其他功能。例如使用者使用具有觸控功能之行動電話通話時，行動電話會貼近頭、耳朵和臉，如此耳朵或臉可能會誤觸行動電話之觸控螢幕中的其他功能選項，例如“中斷”，而影響使用者通話。所以，行動電話可藉由距離感測器偵測使用者之頭、耳朵或臉與本身間之距離，以在行動電話通話而貼近使用者之頭 、耳朵和臉時，關閉行動電話之觸控功能，而避免誤觸行動電話之觸控螢幕中的其他功能選項。此外，使用者不使用行動電話而將行動電話之螢幕朝下且放置於桌上時，也可藉由距離感測器偵測桌面與行動電話之距離而得知行動電話已未被使用且放置於桌上，如此即可關閉部分功能進而省電，例如螢幕或者觸控功能。

現今常用之距離感測器為光學式距離感測器(Optical Proximity Sensor)，其於使用上會發射光線至物體上，物體即會反射此光線回光學式距離感測器，光學式距離感測器偵測此反射光線之強度，即會產生相對應強度之感測訊號，如此依據感測訊號之強度即可得知物體與光學式距離感測器間之距離。在一般的應用上，具有觸控功能的行動電話進入通話模式時，使用者即會移動行動電話貼近於頭、臉與耳朵。由於光學式距離感測器離頭、臉或耳朵較近，所以頭、臉或耳朵會被強度較大之光線照射，因而頭、臉或耳朵反射回光學式距離感測器之光線的強度也相對較大，所以光學式距離感測器依據此反射光線所產生之感測訊號的強度也較大，行動電話依據此感測訊號即可得知本身靠近使用者，因此會關閉觸控功能，以避免使用者誤觸行動電話之觸控螢幕上的其他功能選項。

反之，當使用者結束通話時，使用者將會移動行動電話遠離頭、臉與耳朵。此時，光學式距離感測器離頭、臉與耳朵較遠，所以頭、臉或耳朵反射回光學式距離感測器之光線的強度也相對較弱，所以光學式距離感測器依據此反射光線所產生之感測訊號的強度會衰減，如此行動電話依據強度較弱之感測訊號即可得知本身遠離使用者，而恢復觸控功能以方便使用者操作。

一般而言，光學式距離感測器會加上一些機構設計用以消除 雜散光(Stray Light)，但也因為如此，當物體真的非常貼近光學式距離感測器時，光線反而會被阻斷而導致光線無法傳播至光學式距離感測器之感光區域，其造成光學式距離感測器無法偵測到光線，所以光學式距離感測器所產生之感測訊號的強度會衰減，如此行動電話即會依據此感測訊號誤判本身遠離物體，而恢復行動電話之觸控功能。於此情況下，使用者即可能在通話中誤觸行動電話之觸控螢幕而執行其他功能而中斷通話，如此即造成使用者之不便。因此，如何解決傳統距離感測器之缺點，而提高距離感測器之感測精確性，以提高觸控電子裝置之方便性，其為現今的一大重要課題。

因此，本發明即針對上述問題而提出一種距離感測電路及觸控電子裝置，不僅可改善上述習用缺點，又可避免觸控電子裝置產生誤判之情形，以解決上述問題。

本發明之目的之一，在於提供一種距離感測電路，其藉由電容感應單元搭配距離感測單元而感測距離感測單元與物體間之距離，而達到提高感測精確性之目的。

本發明之目的之一，在於提供一種觸控電子裝置，其可確實判斷本身與物體間之距離而控制觸控功能，如此達到提升觸控電子裝置之使用效能之目的。

本發明之距離感測電路包含一距離感測單元、一電容感應單元與一運算單元，距離感測單元用以偵測一物體與距離感測單元間之距離而產生一第一感測訊號，電容感應單元相對於物體產生一第二感測訊號，運算單元依據第一感測訊號與第二感測訊號， 而判斷距離感測單元與物體間之距離。本發明之距離感測電路藉由距離感測單元與電容感應單元感測物體，係可達到提高感測精確性之目的。

本發明之觸控電子裝置包含一觸控模組、一距離感測單元、一電容感應單元與一運算單元，距離感測單元用以偵測一物體與觸控電子裝置間之距離，而產生一第一感測訊號，電容感應單元相對於物體而產生一第二感測訊號，運算單元依據第一感測訊號與第二感測訊號，而判斷觸控電子裝置與物體間之距離，以控制觸控模組之觸控功能。

10‧‧‧觸控電子裝置

11‧‧‧距離感測電路

12‧‧‧距離感測單元

14‧‧‧電容感應單元

16‧‧‧運算單元

18‧‧‧觸控模組

19‧‧‧顯示模組

第一圖係本發明之一實施例之距離感測電路及觸控電子裝置之方塊圖；第二圖係本發明之一實施例之流程圖；以及第三圖係本發明之另一實施例之流程圖。

茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：

首先，請參閱第一圖，其係本發明之一實施例之距離感測電路及觸控電子裝置之方塊圖。如圖所示，本發明之距離感測電路11包含一距離感測單元12、一電容感應單元14與一運算單元16。距離感測單元12用於偵測一物體(圖未示)與距離感測單元12間之距離，並相對應產生一第一感測訊號。本發明之距離感測單元12之一較佳實施例為一光學式距離感測器。距離感測單元12產生 之第一感測訊號的強度係與距離感測單元12與物體間之距離相關。理論上，若距離感測單元12靠近物體，則第一感測訊號的強度較大。反之，若距離感測單元12遠離物體，則第一感測訊號的強度會衰減而變小。

復參閱第一圖，電容感應單元14靠近物體時，其會有電容變化，而相對應產生一第二感測訊號，第二感測訊號之強度係與電容感應單元14與物體間之距離相關。若電容感應單元14離物體近，則第二感測訊號之強度變化較大。反之，若電容感應單元14離物體遠，則第二感測訊號之強度變化較小。運算單元16耦接於距離感測單元12與電容感應單元14，以接收距離感測單元12所產生的第一感測訊號與電容感應單元14所產生的第二感測訊號，且依據第一感測訊號與第二感測訊號而判斷距離感測單元12與該物體間之距離。如此，縱使距離感測單元12於非常貼近物體下產生強度較弱之第一感測訊號時，由於電容感應單元14所產生的第二感測訊號之強度並未大幅衰減，所以運算單元16並不會判斷距離感測單元12遠離物體，而會判斷距離感測單元12靠近物體，所以不會產生誤判之情形。

本發明之距離感測電路11的距離感測單元12與電容感應單元14可整合為單一晶片，也可以是各自獨立的裝置。此外，本發明之距離感測單元12、電容感應單元14與運算單元16亦可整合為單一晶片。本發明之距離感測電路11可應用於任何種類之電子裝置，以偵測電子裝置與物體間之距離，而執行特定功能。此實施例之距離感測電路11係設置於一觸控電子裝置10，即本發明之觸控電子裝置10包含有距離感測電路11，其用於感測觸控電子裝置10與物體間之距離，此物體可為任何物品或者活體，例如距離感測 電路11感測觸控電子裝置10與使用者或者桌子間的距離。由於此實施例之距離感測電路11設置於觸控電子裝置10內，所以距離感測單元12即用於偵測物體與觸控電子裝置10間之距離，而相對應產生第一感測訊號。

觸控電子裝置10具有一觸控模組18，其用於提供觸控功能，以供使用者觸摸觸控電子裝置10之觸控螢幕即可操作觸控電子裝置10執行各種功能。觸控模組18包含有硬體電路與觸控電子裝置10之內部運算單元所執行之觸控軟體，其為本領域技術人員所常用之技術，因此在此不再贅述。本發明之距離感測電路11應用於觸控電子裝置10時，可於觸控電子裝置10內部增加設置距離感測單元12與電容感應單元14。此外，若觸控電子裝置10採用電容式觸控時，其觸控模組18內的電容感應電路可以作為本發明之距離感測電路11之電容感應單元14，如此即不需額外設置電容感應單元14，因此可節省成本更可避免增加觸控電子裝置10之體積。此外，距離感測電路11之運算單元16可為觸控電子裝置10內部之運算單元。

於此實施例中，運算單元16依據第一感測訊號與第二感測訊號判斷觸控電子裝置10與物體間之距離，以控制觸控模組18之觸控功能。於本發明之一實施例中，運算單元16比較第一感測訊號與第二感測訊號是否分別小於兩個門檻值，若第一感測訊號與第二感測訊號分別小於此兩個門檻值，運算單元16即判斷觸控電子裝置10遠離物體。然而，若第一感測訊號小於第一個門檻值而第二感測訊號大於另一個門檻值時，運算單元16還是會判斷觸控電子裝置10靠近物體。如此，即可避免運算單元16因為距離感測單元12無法確實偵測觸控電子10過於貼近物體之缺陷，而影響距離 偵測之精確性。

本發明之運算單元16判斷觸控電子裝置10靠近物體時，例如使用者使用觸控電子裝置10進行通話，運算單元16會關閉觸控電子裝置10之觸控功能，即關閉觸控模組18所提供之觸控功能，如此即可避免使用者誤觸該觸控電子裝置10之觸控螢幕(圖未示)所顯示之其他功能選項。此外，當運算單元16判斷觸控電子裝置10遠離物體時，運算單元16即會開啟觸控模組18之觸控功能。本發明關閉觸控模組18之觸控功能之實施方式之一，係可關閉觸控模組18內之觸控偵測電路，例如電容感應電路或者電阻感應電路等。其另一實施方式為運算單元16驅使觸控電子裝置10不執行任何觸控軟體。本發明關閉觸控功能之方式甚多，所以並不侷限上述兩種實施方式。另外，本發明之運算單元16判斷觸控電子裝置10靠近物體時，亦可關閉其他功能以節約能源，例如關閉觸控電子裝置10之顯示模組19，而當運算單元16判斷觸控電子裝置10遠離物體時即恢復功能。

本發明之距離感測電路11利用距離感測單元12搭配電容感應單元14，以解決物體過於靠近距離感測單元12時，距離感測單元12會因本身缺陷而無法確實感測物體的問題。因此，利用電容感應單元14相對於物體產生之第二感測訊號作為運算單元16之輔助訊號，可用以彌補距離感測單元12因為與物體距離過近，而無法確實感測物體的缺點。如此，可提高距離感測電路11之感測距離的精確性。

請參閱第二圖，其為本發明之一實施例的流程圖。此流程圖為運算單元16判斷電子裝置靠近或遠離物體之方式。為了便於說明，下述係以觸控電子裝置10為例進行說明。如第二圖之步驟 S11所示，使用者一開始使用觸控電子裝置10時，觸控電子裝置10皆為處於遠離物體之狀態，於此實施例中即觸控電子裝置10為處於遠離使用者之狀態，此時距離感測單元12所產生之第一感測訊號之強度為小，且電容感應單元14所產生之第二感測訊號之強度也為小。當使用者移動觸控電子裝置10時，第一感測訊號之強度與第二感測訊號之強度皆會隨著觸控電子裝置10與使用者之距離而改變，或者與其他物體之距離而改變，例如桌子。

如步驟S12所示，運算單元16會將第一感測訊號與一第一門檻值做比較，若第一感測訊號小於第一門檻值，運算單元16即判斷觸控電子裝置10仍為處於遠離物體之狀態，即觸控電子裝置10為處於遠離使用者或者桌面之狀態，而維持執行觸控功能。反之，第一感測訊號大於第一門檻值時，如步驟S13所示，運算單元16會判斷觸控電子裝置10為處於靠近物體之狀態，於此實施例中即觸控電子裝置10為處於靠近使用者之狀態，觸控電子裝置10會關閉觸控電子裝置10之觸控功能，以避免使用者誤觸該觸控電子裝置10之觸控螢幕所顯示之其他觸控功能。

承接上述，觸控電子裝置10判斷觸控電子裝置10為處於靠近物體之狀態後，仍會持續接收第一感測訊號與第二感測訊號，以判斷使用者是否有移動觸控電子裝置10。本發明更利用一第三門檻值與一第二門檻值分別與距離感測單元12所產生的第一感測訊號、電容感應單元14所產生的第二感測訊號做比較。如步驟S14所示，當第一感測訊號小於第三門檻值，同時第二感測訊號也小於第二門檻值時，運算單元16則判斷觸控電子裝置10為處於遠離物體之狀態，即觸控電子裝置10為處於遠離使用者之狀態，所以運算單元16會驅使觸控電子裝置10恢復執行觸控功能。若第一感 測訊號小於第三門檻值而第二感測訊號大於第二門檻值時，運算單元16會判斷觸控電子裝置10仍為保持處於靠近物體之狀態，而保持關閉觸控功能之狀態。如此，即可避免距離感測單元12無法確實偵測觸控電子裝置10過於貼近物體之缺陷，而影響距離偵測之精確性。

請參閱第三圖，其係本發明之另一實施例之流程圖。如圖所示，此實施例之步驟S24不同於上一實施例之步驟S14，其餘步驟S21~S23同於上一實施例之步驟S11~S13，所以於此不再詳述。此實施例之運算單元16比較第一感測訊號為大於第一門檻值時，則判斷觸控電子裝置10為處於靠近物體之狀態，之後如步驟S24所示，運算單元16僅比較第二感測訊號是否小於第二門檻值。若第二感測訊號小於第二門檻值，運算單元16則判斷觸控電子裝置10為處於遠離物體之狀態，反之運算單元16則判斷觸控電子裝置10仍為保持處於靠近物體之狀態。

本發明為一種距離感測電路及觸控電子裝置，觸控電子裝置設有距離感測電路，以藉由距離感測電路確實感測觸控電子裝置與物體間之距離，以控制觸控電子裝置之觸控功能。距離感測電路藉由距離感測單元偵測物體與觸控電子裝置間之距離，而產生第一感測訊號，且藉由電容感應單元相對於物體產生第二感測訊號，距離感測電路之運算單元依據第一感測訊號與第二感測訊號而判斷觸控電子裝置與物體間之距離，以控制觸控功能。本發明之距離感測電路藉由距離感測單元與電容感應單元可確實感測觸控電子裝置與物體間之距離，而提高感測距離之精確性。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請 ，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧觸控電子裝置

11‧‧‧距離感測電路

12‧‧‧距離感測單元

14‧‧‧電容感應單元

16‧‧‧運算單元

18‧‧‧觸控模組

19‧‧‧顯示模組

Claims (6)

1. 一種距離感測電路，其包含有：一距離感測單元，偵測一物體與該距離感測單元間之距離，並產生一第一感測訊號；一電容感應單元，相對於該物體產生一第二感測訊號；以及一運算單元，耦接該距離感測單元及該電容感應單元，並依據該第一感測訊號與該第二感測訊號判斷該距離感測單元與該物體間之距離；其中，該運算單元比較該第一感測訊號大於一第一門檻值時，則該運算單元判斷該電子裝置為處於靠近該物體之狀態，該運算單元比較該第一感測訊號與該第二感測訊號分別小於一第三門檻值與一第二門檻值時，則該運算單元判斷該電子裝置為處於遠離該物體之狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測電路，其中該距離感測單元、該電容感應單元與該運算單元設置於一電子裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之距離感測電路，其中該電子裝置為一觸控電子裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測電路，其中該距離感測單元為一光學式距離感測器。
5. 一種觸控電子裝置，其包含有：一觸控模組，提供一觸控功能；一距離感測單元，偵測一物體與該觸控電子裝置間之距離，而產 生一第一感測訊號；一電容感應單元，相對於該物體產生一第二感測訊號；以及一運算單元，耦接該距離感測單元及該電容感應單元，並依據該第一感測訊號與該第二感測訊號判斷該觸控電子裝置與該物體間之距離，以控制該觸控模組之該觸控功能；其中，該運算單元比較該第一感測訊號大於一第一門檻值時，則該運算單元判斷該觸控電子裝置為處於靠近該物體之狀態，而關閉該觸控模組之該觸控功能，該運算單元比較該第一感測訊號與該第二感測訊號分別小於一第三門檻值與一第二門檻值時，則該運算單元判斷該觸控電子裝置為處於遠離該物體之狀態，而開啟該觸控模組之該觸控功能。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控電子裝置，其中該距離感測電路為一光學式距離感測器。