TWI493424B - 具有多點觸控功能之觸控裝置、其多點觸控的偵測方法及其座標計算方法 - Google Patents

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Description

具有多點觸控功能之觸控裝置、其多點觸控的偵測方法及其座標計算方法
本發明是關於一種觸控技術，特別是關於一種具有多點觸控功能之觸控裝置、其多點觸控的偵測方法及其座標計算方法。
觸控面板是目前電子產品中常見的一種使用者介面。較常見的觸控技術包括電阻式、電容式以及光學式等。其中，電容式觸控面板由於具有高準確率、多點觸控、高耐用性以及高觸控解析度等特點。
在習知觸控偵測方法中，首先，在一週期內，固定掃瞄觸控面板上全部的電容感測器並記錄其電容值。接著，在一預定時間內，將各點之電容值與一臨界值相比較。並且，當電容值在預定時間內持續超過臨界值，則判斷存在一有效單點觸控。反之，當電容值當中沒有任何電容值持續超過臨界值，則判斷不存在有效單點觸控。然而，在多點觸控上，以硬體的角度而言，硬體式先後偵測到兩指的觸碰，如此會造成硬體執行錯誤的指令。舉例而言，當硬體偵測到第一指的觸碰時，立即執行相對應的觸控指令，然而實際上 使用者卻是欲執行多點觸控。因此，隨之發展出多點觸控的偵測方法，以避免將多點觸控誤判斷為單點觸控，造成誤動作。
一種習知多點觸控的偵測方法是以軸交錯式(Axis intersect)技術實現，其是以偵測波峰波谷來判斷手指的數目並以質心公式計算座標。在觸控偵測時，感測控制器會分別掃描水平軸與垂直軸，並且將各軸的電容值變化經由類比數位轉換器(ADC)轉換為數位信號後再進行判斷。於此，在產生電容偶合的水平或垂直感應點會出現上升的波峰(peak)，而這兩軸的交會處即判斷為有效的觸控點。判定觸控點後，再以質心公式計算對應之座標值。然而，由於類比數位轉換器的輸出值易遭受雜訊的汙染，因而導致計算得的觸控點的座標不正確。
在一實施例中，一種多點觸控的偵測方法包括：掃描一感應線以得到一類比資料、將類比資料轉換成數位資料、對數位資料進行微分計算以得到一微分資料、根據一閥值以及微分資料判斷對應感應線的至少一觸控點、以及根據各觸控點所對應的數位資料計算一坐標值。
在一實施例中，一種座標計算方法包括：掃描一感應線以得到一類比資料、將類比資料轉換成數位資料、根據一閥值以及數位資料判斷對應感應線的至少一觸控點、以及根據各觸控點所臨近的複數個感應點之間的差動值計算一坐標值。其中，各感應點為整數。
在一實施例中，一種具有多點觸控功能之觸控裝置包括：複數條第一感應線、複數條第二感應線、一第一驅動單元、一第二驅動單元以及一控制單元。
此些第一感應線相互平行配置。複數條第二感應線相互平行配置並且與第一感應線交錯。第一驅動單元電性連接第一感應線，而第二驅動單元電性連接第二感應線。
控制單元致能第一驅動單元與第二驅動單元，以致使第一驅動單元依序掃描第一感應線而產生對應各第一感應線的第一類比資料，以及第二驅動單元依序掃描第二感應線而產生對應各第二感應線的第二類比資料。第一驅動單元與第二驅動單元分別將第一類比資料與第二類比資料轉換成第一數位資料與第二數位資料。控制單元根據至少一閥值、各第一數位資料的微分資料與各第二數位資料的微分資料判斷至少一有效觸控位置。其中，各有效觸控位置是由在一第一感應線上的一觸控點與在一第二感應線上的另一觸控點所構成。
綜上，根據本發明之具有多點觸控功能之觸控裝置、其多點觸控的偵測方法及其座標計算方法以差動方式來判斷手指的數目及/或計算座標，以提升對雜訊的耐受力。
110‧‧‧觸控面板
112‧‧‧第一感應線
114‧‧‧第二感應線
130‧‧‧第一驅動單元
150‧‧‧第二驅動單元
170‧‧‧控制單元
171‧‧‧微分模組
173‧‧‧辨識模組
175‧‧‧比較模組
177‧‧‧計算模組
210‧‧‧掃描各感應線以得到對應之類比資料
230‧‧‧將此類比資料轉換成數位資料
250‧‧‧對此數位資料進行微分計算以得到一微分資料
270‧‧‧根據各觸控點所對應的數位資料計算對應的坐標值
S1‧‧‧數位資料
S2‧‧‧數位資料
f (x)‧‧‧函數
(x-1)‧‧‧感應點
x‧‧‧感應點
(x+1)‧‧‧感應點
(x+δ )‧‧‧坐標值
第1圖是根據本發明一實施例之具有多點觸控功能之觸控裝置的概要示意圖。
第2圖是根據本發明一實施例之多點觸控的偵測方法的 流程圖。
第3圖是第1圖之控制單元的一實施例的概要示意圖。
第4圖是數位資料的一實施例的波形示意圖。
第5圖是一次微分資料的一實施例的數位感測值-座標關係圖。
第6圖是二次微分資料的一實施例的微分數值-座標關係圖。
第7圖是數位資料的另一實施例的數位感測值-座標關係圖。
參照第1圖，一種具有多點觸控功能之觸控裝置包括一觸控面板110、一第一驅動單元130、一第二驅動單元150、以及一控制單元170。
觸控面板110包括多條感應線。於此，此些感應線主要區分成複數條第一感應線112以及複數條第二感應線114。第一感應線112均以第一方向延伸、彼此平行且間隔配置。第二感應線114均以第二方向延伸、彼此平行且間隔配置。第一方向與第二方向交錯。較佳地，第一方向是大致上垂直於第二方向。換言之，此些第一感應線112與此些第二感應線114交錯，且第一感應線112大致上垂直於第二感應線114。其中，第一感應線112與第二感應線114的相交處是個別絕緣間隔。
第一驅動單元130電性連接第一感應線112，而第二驅動單元150電性連接第二感應線114。控制單元170電 性連接第一驅動單元130以及第二驅動單元150。
搭配參照第2圖，控制單元170致能第一驅動單元130以及第二驅動單元150，以致使第一驅動單元130驅動一掃描信號依序掃描第一感應線112，而第二驅動單元150驅動另一掃描信號依序掃描第二感應線114(步驟210)。
於掃描時，第一驅動單元130能自所掃描的第一感應線112偵測一類比資料(以下稱之為第一類比資料)(步驟210)。第一類比資料具有分別對應此第一感應線112上的多個感應點的感測值。第一驅動單元130中具有一類比數位轉換器。此類比數位轉換器將第一類比資料轉換成數位資料S1(以下稱之為第一數位資料S1)，並將第一數位資料S1輸出給控制單元170(步驟230)。
於掃描時，第二驅動單元150能自所掃描的第二感應線114偵測一類比資料(以下稱之為第二類比資料)(步驟210)。第二類比資料具有分別對應此第二感應線114上的多個感應點的感測值。第二驅動單元150中具有一類比數位轉換器。此類比數位轉換器將第二類比資料轉換成數位資料S2(以下稱之為第二數位資料S2)後，並將第二數位資料S2輸出給控制單元170(步驟230)。
控制單元170則根據第一數位資料S1以及第二數位資料S2判斷是否存在一個或多個有效觸控位置，藉以產生對應有效觸控位置的指令。於此，控制單元170對接收到的各組數位資料(第一數位資料S1或第二數位資料S2)進行微分計算以得到一微分資料，再根據一閥值以及微分資料判 斷發生在感應線上的至少一觸控點(步驟250)。於此，在第一感應線112上的一觸控點與在第二感應線114上的另一觸控點能構成一有效觸控位置。
當發現觸控點存在時，控制單元170根據各觸控點所對應的數位資料計算對應的坐標值(步驟270)。
參照第3圖，在一些實施例中，控制單元170包括一微分模組171、一辨識模組173以及一比較模組175。
微分模組171的輸入電性連接第一驅動單元130以及第二驅動單元150，而微分模組171的輸出電性連接辨識模組173。辨識模組173電性連接在微分模組171與比較模組175之間。
以第一方向為X軸方向以及第二方向為Y軸方向為例，控制單元170於此X軸座標(對應第一感應線112)與Y軸座標(對應第二感應線114)的處理方式相同，故以下僅以X軸座標進行詳細說明。
於此，類比數位轉換器輸出給微分模組171的對應一感應線的數位資料如第4圖所示。
參照第4圖，圖式中所顯示的數位資料具有一波峰(peak)。一般來講，當此波峰的數位感測值超過閥值時即表示一觸控點存在。
於此，控制單元170可以微分資料進行判斷，以提高對雜訊的耐受力。
在一些實施例中，微分模組171將接收到的數位資料(第一數位資料S1或第二數位資料S2)進行二次微分以 得到一筆二次微分資料。
以第4圖顯示之數位資料為例，將數位資料進行微分，即執行f (x )-f (x -1)，以得一次微分資料(如第5圖所示)。由第5圖可見，在第4圖中顯示波峰的對應位置有一從正值到負值的交會點。
再將第5圖的一次微分資料進行微分，即執行f " (x )=(f (x +1)-f (x ))-(f (x )-f (x -1))，以得二次微分資料(如第6圖所示)。由第6圖可見，在第4圖中顯示波峰的對應位置有一極值。
因此，辨識模組173接收來自微分模組171的二次微分資料，並且偵測二次微分資料的極值。比較模組175再將辨識模組173得到的極值取絕對值，並將此絕對值與一閥值比較。當此絕對值大於閥值時，比較模組175判定此極值所在位置有一觸控發生，即觸控點存在。當此絕對值不大於閥值時，比較模組175則判定此極值所在位置無觸控發生，即非觸控點存在。
於此，控制單元170更包括一計算模組177。比較模組175電性連接在辨識模組173與計算模組177之間。當比較模組175判斷觸控點存在時，計算模組177則根據此觸控點所對應的數位資料計算坐標值。
於此，計算模組177的計算原理如下。
假設對應一第一感應線112的數位資料如第7圖所示。其中，函數f (x)表示通過感應點(x-1)、x、(x+1)等3點的數位感測值的曲線。波峰的最高點發生於坐標值(x+δ)，即 觸控點。
針對f ‘(x+δ)執行泰勒展開式，如下式1所示：f ' (x +δ )=f ' (x )+δ ．f " (x )+…式1
由於最高點的斜率為0，即f ‘(x+δ)=0，並且忽略泰勒展該式的高次項，因此可得到下式2：f ' (x )+δ ．f " (x )=0 式2
並由式2可推得下式3：
因此，由感應點x的函數f (x)的一次微分f ‘(x)與二次微分f “(x)即可求得最高點的坐標值(x+δ)。
其中，一次微分f ‘(x)與二次微分f “(x)分別為下式4與式5：
f " (x )=f (x +1)-2f (x )+f (x -1) 式5
將式4與式5代入式3可得到下式6：
由式6可知，計算模組177可利用感應點x與感應點(x+1)的差動值(f (x +1)-f (x ))以及感應點(x-1)與感應點x的差動值(f (x )-f (x -1))計算得觸控點的坐標值(x+δ)。
再以第4圖顯示之數位資料為例，波峰的最高點 出現在x=9(其數位資料的數位感測值為24)，而最高點兩側的感應點分別為x=8(其數位感測值為22)以及x=10(其數位感測值為21)。計算模組177根據式6及對應之數位資料計算觸控點的坐標值(x+δ )，可得到x+δ =8.9。也就是，觸控點的質心座標位於8.9。
綜上，根據本發明之具有多點觸控功能之觸控裝置、其多點觸控的偵測方法及其座標計算方法以差動方式來判斷手指的數目及/或計算座標，以提升對雜訊的耐受力。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
210‧‧‧掃描各感應線以得到對應之類比資料
230‧‧‧將此類比資料轉換成數位資料
250‧‧‧對此數位資料進行微分計算以得到一微分資料
270‧‧‧根據各觸控點所對應的數位資料計算對應的坐標值

Claims (10)

  1. 一種多點觸控的偵測方法，包括：掃描複數條感應線以得到各自對應的類比資料；將各該類比資料轉換成一數位資料；對各該數位資料進行微分計算以得到一微分資料；根據一閥值以及各該微分資料判斷發生在對應之該感應線上的至少一觸控點；以及根據各該觸控點所對應的該數位資料計算一坐標值。
  2. 如請求項1所述之多點觸控的偵測方法，其中該微分計算的步驟為對該數位資料進行二次微分。
  3. 如請求項1所述之多點觸控的偵測方法，其中該偵測步驟包括：比較該微分資料中的每一極值的絕對值與該閥值；以及當該絕對值大於該閥值時，判定有該觸控點存在。
  4. 如請求項1所述之多點觸控的偵測方法，其中該計算步驟為依據下列公式計算該坐標值： 其中，該X+δ 代表該坐標值、該X為該觸控點的前一感應點、該f ()為通過對應感應點的曲線的函數、以及各該感應點為整數。
  5. 一種座標計算方法，包括：掃描複數條感應線以得到各自對應的類比資料； 將各該類比資料轉換成一數位資料；根據一閥值以及各該數位資料判斷發生在對應之該感應線上的至少一觸控點；以及根據各該觸控點所臨近的複數個感應點之間的複數個差動值計算一坐標值，其中各該感應點為整數。
  6. 如請求項5所述之座標計算方法，其中該計算步驟為依據下列公式計算該坐標值： 其中，該X+δ 代表該坐標值、該X為該觸控點的前一感應點、該f ()為通過對應感應點的曲線的函數、以及各該感應點為整數。
  7. 一種具有多點觸控功能之觸控裝置，包括：複數條第一感應線，相互平行配置；複數條第二感應線，相互平行配置並且與該些第一感應線交錯；一第一驅動單元，電性連接該些第一感應線，以依序掃描該些第一感應線而產生對應各該第一感應線的一第一類比資料，並將各該第一類比資料轉換成一第一數位資料；一第二驅動單元，電性連接該些第二感應線，以依序掃描該些第二感應線而產生對應各該第二感應線的一第二類比資料，並將各該第二類比資料轉換成一第二數位資料；以及 一控制單元，以致能該第一驅動單元與該第二驅動單元，以及根據至少一閥值、各該第一數位資料的微分資料與各該第二數位資料的微分資料判斷至少一有效觸控位置，其中各該有效觸控位置是由在該些第一感應線上的任一觸控點與在該些第二感應線上的任一觸控點所構成。
  8. 如請求項7所述之具有多點觸控功能之觸控裝置，其中各該微分資料為一二次微分資料。
  9. 如請求項7所述之具有多點觸控功能之觸控裝置，其中該控制單元用以比較各該微分資料中的每一極值的絕對值與該閥值，以及當該絕對值大於該閥值時，判定有該觸控點存在。
  10. 如請求項7所述之具有多點觸控功能之觸控裝置，其中該控制單元用以依據下列公式計算各該觸控點的坐標值： 其中，該X+δ代表該坐標值、該X為該觸控點的前一感應點、該f ()為通過對應感應點的曲線的函數、以及各該感應點為整數。
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