TWI452509B - 3D sensing method and system of touch panel - Google Patents

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Description

觸控面板之3D感測方法及系統
本發明係有關於一種觸控面板之觸控感測方法及系統，特別是一種觸控面板之3D感測方法及系統。
一般的觸控面板所提供的操作介面大抵為接觸式觸控介面。然而，當觸控面板之尺寸變大時，接觸式觸控的反應時間一般會因資料處理量變大而變長，從而無法跟上使用者的操控速度。
另外，習知亦有利用投射式電容觸控面板(Projected Capacitive Touch─PCT)提供非接觸操作介面之作法，其原理說明如下：當一物體由一投射式電容觸控面板之上方向該觸控面板靠近時，該觸控面板所產生之感應信號會由弱變強；而當所述的感應信號高於一臨界值時，該觸控面板即執行一2維座標計算。
前述習知非接觸操作介面之作法雖可加快感測速度，惟由於其觸控面板一般乃以一固定的解析度、一固定的掃瞄頻率、及一固定的臨界值偵測一非接觸操作，因而只能提供一2維座標平面，而無法增加該觸控面板的操作自由度，此乃其美中不足之處。是故，亟需一種3D感測機制以增加觸控面板之操控自由度及反應速度。
本發明之一目的在於提供一種觸控面板之3D感測方法，其可感測一物體在一觸控面板上方之一3D座標。
本發明之另一目的在於提供一種觸控面板之3D感測方法，其可依複數個3D座標產生一手勢代碼。
本發明之另一目的在於提供一種觸控面板之3D感測系統，其可感測一物體在一觸控面板上方之一3D座標。
本發明之另一目的在於提供一種觸控面板之3D感測系統，其可依複數個3D座標產生一手勢代碼。
為達上述之目的，本發明乃提出一種觸控面板之3D感測方法，以感測一物體在一觸控面板上方之一3D座標，其中該3D座標包括一Z軸座標，其係對應於該物體與該觸控面板之距離，該方法包括下列步驟：規劃該觸控面板使其具有一觸控解析度；依所述觸控解析度設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限及一感測值下限；以及使一感測值分別與所述感測值上限及所述感測值下限做比較，以在所述感測值位於所述感測值上限及所述感測值下限之間時產生一3D座標，及在所述感測值高於所述感測值上限或低於所述感測值下限時，重新規劃該觸控面板以改變所述之觸控解析度。
較佳的，該方法進一步包括以下步驟：依複數個所述3D座標產生一手勢代碼。
為達上述之目的，本發明進一步提出一種觸控面板之3D感測系統，以感測一物體在一觸控面板上方之一3D座標，其中該3D座標包括一Z軸座標，其係對應於該物體與該觸控面板之距離，該系統具有：一解析度控制電路，用以規劃該觸控面板，使該觸控面板具有一觸控解析度；一臨界值控制電路，用以依所述觸控解析度設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限及一感測值下限；一比較單元，用以使一感測值分別與所述感測值上限及所述感測值下限做比較，以在所述感測值位於所述感測值上限及所述感測值下限之間時產生一第一比較結果，在所述感測值高於所述感測值上限時產生一第二比較結果，及在所述感測值低於所述感測值下限時產生一第三比較結果；其中所述第二比較結果及第三比較結果係用以驅動該解析度控制電路，以改變所述之觸控解析度；以及一觸控資料產生單元，用以反應於所述之第一比較結果以產生代表一3D座標之一組觸控資料。
較佳的，該系統進一步具有一手勢判斷手段，其係依複數組所述之觸控資料產生一手勢代碼。
較佳的，所述的手勢代碼係代表由點選物件、翻頁、移動物件、及縮/放物件之操作群組所選擇的操作。
較佳的，該手勢判斷手段具有一中央處理單元。
較佳的，所述的觸控資料可進一步與一輸入裝置之輸出資料結合以提供一複式操作介面。
較佳的，所述的輸入裝置係一滑鼠或一鍵盤。
較佳的，該觸控面板係一電容式觸控面板。
較佳的，所述感測值係一電壓值或一電流值。
為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
請一併參照圖1(a)~1(b)，其繪示本案在一電容式觸控面板上方定義出一3D座標空間之原理。如圖所示，當一物體20接近一電容式觸控面板300時，該電容式觸控面板300會在該物體20於其X-Y平面之投影處產生一感應值S，而在所述投影處之周圍會伴隨有雜訊N，其中所述感應值S係隨該物體20與該電容式觸控面板300之距離增加/減少而變低/變高，以及隨該電容式觸控面板300之等效電容變大/變小而變高/變低。所述感應值S可為一電壓值或一電流值。
在圖1(a)中，該電容式觸控面板300之解析度被規劃為1×2，且一感測值上限L1 及一感測值下限L2 係用以形成一感測值作用區，以偵測該物體20與該電容式觸控面板300之距離是否落在一第一距離範圍內。在圖1(b)中，該電容式觸控面板300之解析度被規劃為3×6，且感測值上限L1 及感測值下限L2 係用以形成一感測值作用區，以偵測該物體20與該電容式觸控面板300之距離是否落在一第二距離範圍內，其中所述第二距離範圍係緊接於所述第一距離範圍之下方。依此，當該物體20與該電容式觸控面板300之距離落於所述第一距離範圍內時，本案即可利用一第一平面描述其位置；而當該物體20與該電容式觸控面板300之距離低於所述第一距離範圍之下限時，本案即切換該電容式觸控面板300之解析度至3×6，改以一第二平面描述其位置，其中所述第一平面具有第一Z軸座標且其X-Y平面之解析度為1×2，而所述第二平面具有第二Z軸座標且其X-Y平面之解析度為3×6。依此，本發明即可定義出一3維之感測空間。
依上述之原理，本案提出一種電容式觸控面板之3D感測方法，其流程請參照圖2。如圖2所示，該方法包含以下步驟：規劃一觸控面板使其具有一觸控解析度(步驟1)；依所述觸控解析度設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限及一感測值下限(步驟2)；使一感測值分別與所述感測值上限及所述感測值下限做比較，以在所述感測值位於所述感測值上限及所述感測值下限之間時產生一3D座標，及在所述感測值高於所述感測值上限或低於所述感測值下限時，重新規劃該觸控面板以改變所述之觸控解析度(步驟3)；以及依複數個所述3D座標產生一手勢代碼(步驟4)。
在步驟1，本案係利用一解析度控制電路規劃該觸控面板之所述觸控解析度。其中所述的觸控解析度會決定所述感測值的距離靈敏度─所述的觸控解析度越低，所述的距離靈敏度就越高，該觸控面板所能感測的物體近接距離就越遠。
在步驟2，本案係利用一臨界值控制電路，以依所述觸控解析度設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限及一感測值下限。
在步驟3，本案係利用一比較單元，以使一感測值分別與所述感測值上限及所述感測值下限做比較，以在所述感測值位於所述感測值上限及所述感測值下限之間時產生一第一比較結果，在所述感測值高於所述感測值上限時產生一第二比較結果，及在所述感測值低於所述感測值下限時產生一第三比較結果；其中，所述第一比較結果係用以驅動一觸控資料產生單元，以產生代表一3D座標之一組觸控資料；所述第二比較結果及第三比較結果係用以驅動該解析度控制電路，以改變所述之觸控解析度。
在步驟4，本案係利用一手勢判斷手段，以依複數組所述之觸控資料產生一手勢代碼。
依前述所揭之方法，本發明進一步提出一種電容式觸控面板之3D感測系統。請參照圖3，其繪示本發明觸控面板之3D感測系統一較佳實施例之方塊圖。如圖3所示，本發明觸控面板之3D感測系統包括一電容式觸控面板300及一手勢判斷手段310。
電容式觸控面板300具有一感測器301、一解析度控制電路302、一臨界值控制電路303、一比較單元304、以及一觸控資料產生單元305。
感測器301係一電容式之觸控感測器，其具有一感應陣列，用以輸出一感測區之感測值，其中所述感測值之強度會隨一物體接近所述感測區而增強。另外，併接所述的感應陣列以降低其解析度，從而增加所述感測區之面積，也會增強所述的感測值。
解析度控制電路302係用以規劃感測器301，使感測器301具有一觸控解析度；以及用以提供一平面座標資料DX,Y 、一解析度資料DRL 、以及一感測輸出值VSENSE ，其中感測輸出值VSENSE 係依感測器301之所述感測值而產生。
臨界值控制電路303係用以依與所述觸控解析度對應之一控制信號STH 設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限L1 及一感測值下限L2 。所述感測值上限L1 及感測值下限L2 可隨所述觸控解析度作適度的調整以增加3D感測的準確度。
比較單元304係用以使感測輸出值VSENSE 分別與所述感測值上限L1 及所述感測值下限L2 做比較，以在感測輸出值VSENSE 位於所述感測值上限L1 及所述感測值下限L2 之間時產生一第一比較結果S1 ，在感測輸出值VSENSE 高於所述感測值上限L1 時產生一第二比較結果S2 ，及在感測輸出值VSENSE 低於所述感測值下限L2 時產生一第三比較結果S3 ；其中，所述的第二比較結果S2 及第三比較結果S3 係用以驅動該解析度控制電路302，以改變所述之觸控解析度。
觸控資料產生單元305係用以依所述第一比較結果S1 、所述平面座標資料DX,Y 、以及所述解析度資料DRL 產生代表一3D座標之一組觸控資料D3D 。
手勢判斷手段310係依複數組所述之觸控資料D3D 產生一手勢代碼。所述的手勢代碼可代表點選物件、翻頁、移動物件、或縮/放物件等操作。手勢判斷手段310較佳為以電容式觸控面板300外部之一CPU(Central Processing Unit─中央處理單元)實施─因其具有強大的軟、硬體資源，可大幅減輕電容式觸控面板300之工作負荷。
另外，所述之觸控資料D3D 亦可與其他輸入裝置─例如但不限於滑鼠、鍵盤─之輸出資料結合以提供一複式操作介面。例如可利用3D感測在顯示幕上圈出一作業區，再藉由一滑鼠在該作業區進行細部操作。
至此，本發明已提出一可供使用者以3D方式操作一電容式觸控面板之方法及系統，其不僅可感測一物體相對於該電容式觸控面板之3D座標，亦可依複數個3D座標產生一手勢代碼，以方便使用者操作該電容式觸控面板。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
20．．．物體
300．．．觸控面板
301．．．感測器
302．．．解析度控制電路
303．．．臨界值控制電路
304．．．比較單元
305．．．觸控資料產生單元
310．．．手勢判斷手段
圖1(a)為本發明藉由設定一投射式電容觸控面板之一第一解析度以感測一物體在該投射式電容觸控面板上方D1高度處之3D座標之工作示意圖。
圖1(b)為本發明藉由設定圖1(a)該投射式電容觸控面板之一第二解析度以感測一物體在該投射式電容觸控面板上方D2高度處之3D座標之工作示意圖。
圖2為本發明觸控面板之3D感測方法其一較佳實施例之流程圖。
圖3為本發明觸控面板之3D感測系統其一較佳實施例之方塊圖。
300．．．觸控面板
301．．．感測器
302．．．解析度控制電路
303．．．臨界值控制電路
304．．．比較單元
310．．．手勢判斷手段

Claims (9)

  1. 一種觸控面板之3D感測方法，用以感測一物體在一電容式觸控面板上方之一3D座標，其中該3D座標包括一Z軸座標，其係對應於該物體與該電容式觸控面板之距離，該方法包括下列步驟：藉由一解析度控制電路規劃該電容式觸控面板使其具有一觸控解析度，其中該電容式觸控面板具有一感測器陣列，且該解析度控制電路係藉由併接該感測器陣列之感測器以增加一感應區域面積、增強一感測值、及降低該觸控解析度；依所述觸控解析度設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限及一感測值下限；以及使該感測值分別與所述感測值上限及所述感測值下限做比較，以在所述感測值位於所述感測值上限及所述感測值下限之間時產生一所述之3D座標，及在所述感測值高於所述感測值上限或低於所述感測值下限時，重新規劃該觸控面板以改變所述之觸控解析度；其中該觸控解析度決定該感測值之一距離靈敏度之方式為：當該觸控解析度變低，該距離靈敏度會變高以使該物體可在一較遠距離處被該電容式觸控面板偵測到。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之3D感測方法，其進一步包括以下步驟：依複數個所述3D座標產生一手勢代碼。
  3. 一種觸控面板之3D感測系統，用以感測一物體在一電容式觸控面板上方之一3D座標，其中該3D座標包括一Z軸座標，其係對應於該物體與該電容式觸控面板之距離，該系統具有：一解析度控制電路，用以規劃該電容式觸控面板，使該觸控面板具有一觸控解析度，其中該電容式觸控面板具有一感測器陣列，且該解析度控制電路係藉由併接該感測器陣列之感測器以增 加一感應區域面積、增強一感測值、及降低該觸控解析度；以及其中該觸控解析度決定該感測值之一距離靈敏度之方式為：當該觸控解析度變低，該距離靈敏度會變高以使該物體可在一較遠距離處被該電容式觸控面板偵測到；一臨界值控制電路，用以依所述觸控解析度設定一感測值作用區，其中所述感測值作用區具有一感測值上限及一感測值下限；一比較單元，用以使該感測值分別與所述感測值上限及所述感測值下限做比較，以在所述感測值位於所述感測值上限及所述感測值下限之間時產生一第一比較結果，在所述感測值高於所述感測值上限時產生一第二比較結果，及在所述感測值低於所述感測值下限時產生一第三比較結果；其中所述第二比較結果及第三比較結果係用以驅動該解析度控制電路，以改變所述之觸控解析度；以及一觸控資料產生單元，用以反應於所述之第一比較結果以產生代表一3D座標之一組觸控資料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板之3D感測系統，其進一步具有一手勢判斷手段，其係依複數組所述觸控資料產生一手勢代碼。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控面板之3D感測系統，其中所述的手勢代碼係代表由點選物件、翻頁、移動物件、及縮/放物件之操作群組所選擇的操作。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之觸控面板之3D感測系統，其中該手勢判斷手段具有一中央處理單元。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板之3D感測系統，其中所述感測值係一電壓值或一電流值。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板之3D感測系統，其中所述的觸控資料進一步與一輸入裝置之輸出資料結合以提供一複式操作介面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控面板之3D感測系統，其中所述的輸入裝置係一滑鼠或一鍵盤。
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