TWI472966B - 觸控裝置及其偵測方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種輸入裝置，特別關於一種觸控裝置及其偵測方法。
觸控裝置係一種常見之輸入裝置，包括基板及設於該基板上之偵測元件，該偵測元件用於偵測觸控點之位置。就觸控裝置之觸控技術而言，目前有電阻式觸控裝置、紅外線式觸控裝置、表面聲波式觸控裝置、壓力傳感式觸控裝置及電容式觸控裝置。
電阻式觸控裝置主要存在之缺陷在於反應速率較慢。通常，電阻式觸控裝置包括一用於觸控的導電薄膜，惟，該導電薄膜容易因磨損而縮短使用壽命。
為了克服電阻式觸控裝置因其包含的導電薄膜所存在之缺陷，設計者採用紅外線式觸控裝置替代電阻式觸控裝置。紅外線式觸控裝置包括複數紅外線發射器及複數紅外線接收器。複數紅外線發射器及複數紅外線接收器一一對應。該複數紅外線發射器及複數紅外線接收器用於感測觸控面板之表面之觸控點之位置。當觸控面板之表面被觸控時，從紅外線發射器發射之光線被阻擋，從而使與該紅外線發射器對應之紅外線接收器接收不到光線而被感應。惟，上述複數紅外線發射器及紅外線接收器會消耗過多之電能，導致紅外線式觸控裝置電能損耗較高。
電容式觸控裝置包括採用玻璃材質製成之基板及設於基板上之複數電容。該基板用於代替導電薄膜。電容式觸控裝置雖可成功偵測到觸控點之位置，惟，此種觸控裝置因其需內嵌導電物質於基板上，導致製造工藝成本高且造成偵測過程中較高的電能損耗。
為了克服上述觸控裝置之缺陷，一種利用聲波偵測觸控點之觸控裝置業已產生。該觸控裝置包括複數聲波感測器及一基板。該複數感測器設置於該基板之週緣，用於接收觸控點所產生之聲波訊號，該聲波訊號在被收集後可間接用於判斷該觸控點之位置。上述觸控位置之基板可採用單純玻璃材質製成，以替代成本較高且能耗較高之導電基板，從而節省製造成本、降低能耗。
惟，上述觸控裝置採用聲波感測器偵測到觸控點之聲波，偵測過程中會有噪音產生，導致上述觸控裝置偵測聲波時會存在一有限訊號噪音比。故，上述觸控裝置之偵測準確度會因該有限訊號噪音比而減小。
故，需要提供一種新的觸控裝置，克服上述觸控裝置存在之缺陷。
有鑑於此，有必要提供一種偵測準確度較高之觸控裝置。
一種觸控裝置，包括：複數感測器，設於一基板上，用於感測聲波並對應產生電子訊號；儲存模組，用於儲存該基板上之複數點座標之延時測量標準值；以及處理模組，與該複數感測器及儲存模組連接，根據該電子訊號計算觸控點之延時測量值及將該延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較，以獲得該觸控點之座標。
進一步地，該複數感測器靠近該基板之四角設置。
進一步地，該基板由玻璃製成。
進一步地，該處理模組包括放大該電子訊號之放大器。
進一步地，該處理模組還包括根據該電子訊號計算觸控點之延時測量值之複數計時器。
進一步地，該處理模組包括連接於該複數計時器與該放大器之間且控制該複數計時器進行計時之邏輯閘單元。
進一步地，該處理模組還包括控制晶片，用於執行將該延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較以獲得該觸控點之座標之計算程式，並與該儲存模組通訊連接。
進一步地，如果該觸控點之延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
進一步地，如果該觸控點之延時測量值最接近於該複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
進一步地，每一點座標之延時測量標準值為在一校準過程中複數次測量之平均值。
一種觸控裝置，包括：複數感測器，設於一基板上，用於感測聲波並將該聲波轉換為電子訊號；以及處理模組，用於儲存該基板上之複數點座標之延時測量標準值，其中，每一點座標之延時測量標準值為複數次測量之平均值，該處理模組接收該電子訊號並計算觸控點之延時測量值，並將該觸控點之延時測量值與該複數延時測量標準值進行比較，以獲得該觸控點之座標。
進一步地，該複數感測器靠近該基板之四角設置進一步地，該基板由玻璃製成進一步地，該處理模組包括放大該電子訊號之放大器。
進一步地，該處理模組還包括根據該電子訊號計算該觸控點之延時測量值之複數計時器。
進一步地，該處理模組包括連接於該複數計時器與該放大器之間且控制該複數計時器進行計時之邏輯閘單元。
進一步地，該處理模組還包括控制晶片，用於執行將該延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較以獲得該觸控點之座標之計算程式。
進一步地，如果該觸控點之延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
進一步地，如果該觸控點之延時測量值最接近於該複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
進一步地，該邏輯閘單元控制所有計時器在任一複數感測器產生電子訊號時開始計時，各計時器在相應感測器產生電子訊號時停止計時，該觸控點之延時測量值為各計時器測得時間差之組合。
同時，有必要提供一種偵測準確度較高之觸控方法。
一種觸控裝置之偵測方法，包括：偵測聲波；將該聲波轉換為電子訊號；藉由該電子訊號計算得出接收之延時測量值；及將該接收之延時測量值與先前儲存之一基板之複數點座標之延時測量標準值進行比較，其中，每一點座標之延時測量標準值為複數次測量之平均值。
進一步地，如果接收之延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
進一步地，如果該接收之延時測量值最接近於該複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
上述觸控裝置及其偵測方法之每一延時測量標準值係由複數次測量取平均值而獲得，以致於延時測量之噪音隨複數次測量取平均值而得以抵消，使訊號噪音比隨噪音減小而增大，進而提高延時測量標準值之準確度。故，上述觸控裝置之偵測準確度較高。
請參閱圖1及圖2，為本發明之一較佳實施例之觸控裝置之上視示意圖與觸控裝置內部的方塊示意圖。觸控裝置100包括基板110、第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140、第四感測器150、處理模組160及儲存模組170。基板110由任何可傳遞聲波之材料製成，以使觸控於基板110之表面可產生聲波訊號。具體於本實施例中，基板110係由玻璃製成。第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150設置於靠近基板110之四頂角處。第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150可偵測到基板110上產生之聲波，並藉由接收該聲波後對應產生一電子訊號。處理模組160與第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150連接，根據該電子訊號計算觸控點P之延時測量值及將該延時測量值與複數儲存之延時測量標準值進行比較，以獲得該觸控點P之座標。延時測量值係第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150偵測到觸控點P之聲波之時間差值。儲存模組170與處理模組160連接，用於儲存複數延時測量標準值。每一延時測量標準值對應基板110之一點座標位置，且係校準過程中之N次延時測量值之平均值。
請參閱圖3，為圖1所示之觸控裝置之處理模組之方塊示意圖。處理模組160包括放大器161、邏輯閘單元162、第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165、第四計時器166及控制晶片167。第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150輸出之電子訊號藉由放大器161放大。放大後之電子訊號傳遞至邏輯閘單元162。邏輯閘單元162連接於第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165、第四計時器166與放大器161之間，用於控制第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165、第四計時器166進行計時。第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166分別用於測量第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150所傳送的電子訊號在抵達計時器時的時間差值，並依此計算觸控點P之延時測量值，而該延時測量值是用於計算觸控點P之座標位置。控制晶片167用於執行將接收之延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較以獲得該觸控點P之座標之計算程式，並與儲存模組170通訊連接。測量時，邏輯閘單元162控制所有計時器在任一感測器產生電子訊號時開始計時，各計時器在相應感測器產生電子訊號時停止計時，該觸控點P之延時測量值為各計時器測得時間差之組合。觸控點P之座標藉由控制晶片167依據儲存之延時測量標準值及從第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165、第四計時器166接收之時間差值組合而成之延時測量值比較而計算得出。
其他實施例中，第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165、第四計時器166也內嵌於控制晶片167中。此時，控制晶片167為任何高運算速度之微處理器，該微處理器可編寫程式於其中，或為特定之積體電路、可編程式陣列。故，放大器161、邏輯閘單元162、第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166亦可省略。相應地，第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150輸出之電子訊號可直接傳遞至控制晶片167。
當使用者點擊基板110之觸控點P時，觸控點P之位置產生聲波。第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150從不同方向偵測到該聲波，並分別傳遞一電子訊號至放大器161。放大器161將該等電子訊號放大，並將放大後之電子訊號傳遞至邏輯閘單元162。邏輯閘單元162之輸出訊號作為第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166之觸發訊號。於此種方式下，無論第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166中任何其中之一首先接收到電子訊號，其他計時器均同時觸發。當一輸入電子訊號達到一預定門檻值時，第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166開始計時；當另一輸入電子訊號達到預定門檻值，則停止計時。當第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166均停止計時時，該等計時器所檢測之時間值等同於第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150偵測到聲波之時間差值。換句話說，先後接收之電子訊號之時間差值藉由第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166分別測量得到。延時測量值由第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150偵測到聲波之時間差值構成。該延時測量值用於判斷基板110之觸控點P之座標。觸控晶片167將接收到之延時測量值與先前儲存之延時測量標準值進行比對，並查找出觸控點P之座標。
具體於本實施例中，每一儲存之延時測量標準值由四數字構成，每一數字來自於一感測器。例如，當第一感測器120接收到觸控點P產生之聲波，此時，接收到之延時測量值為(0,t2,t3,t4)。其中，t2表示第一感測器120與第二感測器130之間之時間差；t3表示第一感測器120與第三感測器140之間之時間差；t4表示第一感測器120與第四感測器150之時間差。如果觸控點P的延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點P之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。或者，如果觸控點P之延時測量值最接近於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點P之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
由於每一次延時測量都會存在噪音，導致每次延時測量均存在一有限訊號噪音比。該有限訊號噪音比會影響延時測量標準值之測量準確度。故，觸控點P之測量值與延時測量標準值於比較過程中存在一定誤差，導致觸控點P之偵測準確度依靠於延時測量值。惟，每一延時測量標準值係由複數次測量取平均值而獲得，以致於延時測量之噪音隨複數次測量取平均值而得以抵消，使訊號噪音比隨噪音減小而增大，進而提高延時測量標準值之準確度。故，上述觸控裝置100之偵測準確度較高。
並且，觸控裝置100藉由第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150感測到觸控訊號，故，基板110無須採用導電材質製成。由此可知，上述觸控裝置110無須採用成本較高之工藝製造導電之基板而降低了生產成本，並且由於基板110不導電而大大降低了觸控裝置100之電能損耗。
請參閱圖4，上述觸控裝置100之偵測方法包括如下步驟：步驟S201，偵測到基板110被觸控時產生之聲波。具體於本實施例中，基板110之觸控點P於正常操作中被觸控。觸控點P可能為觸控裝置100之虛擬按鍵。
步驟S202，將偵測之聲波轉換為電子訊號。具體於本實施例中，第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150偵測到觸控點P產生之聲波，並將偵測之聲波轉換為電子訊號。
步驟S203，藉由該電子訊號計算得出一延時測量值。
步驟S204，將該延時測量值與先前儲存之複數延時測量標準值進行比較，以偵測到觸控點P之座標。具體於本實施例中，第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150感測到觸控點P產生之聲波之時間差可藉由第一計時器163、第二計時器164、第三計時器165及第四計時器166偵測到，故，觸控點P之延時測量值可藉由該時間差計算得出。
基板110之複數延時測量標準值於校準過程中儲存於儲存模組170。該延時測量標準值可藉由如下方法獲得。
首先，基板110之每一點座標均測量N次，並且第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150感測到觸控點P產生之聲波之時間差相應測量N次。換句話說，基板110之每一點座標之延時測量值均需要測量N次。具體於本實施例中，N等於50。在其他實施例中，N等於100。
其次，藉由處理模組160之控制晶片167，將該每一點座標之N次延時測量值取平均值。
最後，將基板110之每一點座標之延時測量值之平均值作為對應之延時測量標準值。基板110之複數點座標之延時測量標準值儲存於儲存模組170。
於比較過程中，將觸控點P之延時測量值與複數延時測量標準值進行比較，觸控點之偵測依靠上述比較結果。如果接收之延時測量值等於或者最接近於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點P之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
可以理解，上述實施例中延時測量標準值於校準過程中獲得。於校準過程中，測量者觸控基板110之同一點座標N次。該校準過程可於觸控裝置100製造工藝中完成，或者於觸控裝置100初次使用時完成。
可以理解，感測器之數量在其他實施例中亦可為四個以上。第一感測器120、第二感測器130、第三感測器140及第四感測器150亦可設置於基板110之四邊上，例如，靠近基板110之四角設置。儲存模組170亦可省略，相應地，延時測量標準值儲存於處理模組160中。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本發明之申請專利範圍。舉凡熟悉本發明技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．觸控裝置
110．．．基板
120．．．第一感測器
130．．．第二感測器
140．．．第三感測器
150．．．第四感測器
160．．．處理模組
161．．．放大器
162．．．邏輯閘單元
163．．．第一計時器
164．．．第二計時器
165．．．第三計時器
166．．．第四計時器
167．．．控制晶片
170．．．儲存模組
步驟S201~S204是觸控裝置之偵測方法的流程步驟
圖1為本發明之一較佳實施例之觸控裝置之上視示意圖。
圖2為圖1所示之觸控裝置內部之方塊示意圖。
圖3為圖1所示之觸控裝置之處理模組之方塊示意圖。
圖4為圖1所示之觸控裝置之偵測方法之流程圖。
100．．．觸控裝置
110．．．基板
120．．．第一感測器
130．．．第二感測器
140．．．第三感測器
150．．．第四感測器
160．．．處理模組
170．．．儲存模組
Claims (23)
- 一種觸控裝置，其改良在於，該觸控裝置包括：複數感測器，設於一基板上，用於感測聲波並對應產生電子訊號；儲存模組，用於儲存該基板上之複數點座標之延時測量標準值；以及處理模組，與該複數感測器及儲存模組連接，根據該電子訊號計算觸控點之延時測量值及將該延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較，以獲得該觸控點之座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中，該複數感測器靠近該基板之四角設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中，該基板由玻璃製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中，該處理模組包括放大該電子訊號之放大器。
- 如申請專利範圍第4項所述之觸控裝置，其中，該處理模組還包括根據該電子訊號計算該觸控點之延時測量值之複數計時器。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置，其中，該處理模組包括連接於該複數計時器與該放大器之間且控制該複數計時器進行計時之邏輯閘單元。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置，其中，該處理模組還包括控制晶片，用於執行將該延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較以獲得該觸控點座標之計算程式並與該儲存模組通訊連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中，如果該觸控點之延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中，如果該觸控點之延時測量值最接近於該複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中，每一點座標之延時測量標準值為在一校準過程中複數次測量之平均值。
- 一種觸控裝置，其改良在於，該觸控裝置包括：複數感測器，設於一基板上，用於感測聲波並將該聲波轉換為電子訊號；以及處理模組，用於儲存該基板上之複數點座標之延時測量標準值，其中，每一點座標之延時測量標準值為複數次測量之平均值，該處理模組接收該電子訊號並計算觸控點之延時測量值，並將該觸控點之延時測量值與該複數延時測量標準值進行比較，以獲得該觸控點之座標。
- 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置，其中，該複數感測器靠近該基板之四角設置。
- 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置，其中，該基板由玻璃製成。
- 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置，其中，該處理模組包括放大該電子訊號之放大器。
- 如申請專利範圍第14項所述之觸控裝置，其中，該處理模組還包括根據該電子訊號計算該觸控點之延時測量值之複數計時器。
- 如申請專利範圍第15項所述之觸控裝置，其中，該處理模組包括連接於該複數計時器與該放大器之間且控制該複數計時器進行計時之邏輯閘單元。
- 如申請專利範圍第15項所述之觸控裝置，其中，該處理模組還包括控制晶片，用於執行將該延時測量值與該複數之延時測量標準值進行比較以獲得該觸控點之座標之計算程式。
- 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置，其中，如果該觸控點之延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
- 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置，其中，如果該觸控點之延時測量值最接近於該複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
- 如申請專利範圍第16項所述之觸控裝置，其中，該邏輯閘單元控制所有計時器在任一複數感測器產生電子訊號時開始計時，各計時器在相應感測器產生電子訊號時停止計時，該觸控點之延時測量值為各計時器測得時間差之組合。
- 一種觸控裝置之偵測方法，包括：偵測聲波；將該聲波轉換為電子訊號；藉由該電子訊號計算出延時測量值；以及將該延時測量值與先前儲存複數點座標之延時測量標準值進行比較，其中，每一點座標之延時測量標準值為複數次測量之平均值。
- 如申請專利範圍第21項所述之觸控裝置之偵測方法，其中，如果接收之延時測量值等於複數延時測量標準值其中之一時，則觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
- 如申請專利範圍第21項所述之觸控裝置之偵測方法，其中，如果該接收之延時測量值最接近於該複數延時測量標準值其中之一時，則該觸控點之座標等於該延時測量標準值所對應點座標之標準座標。
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