TWI587184B - 計算觸控面板上的觸碰座標的方法 - Google Patents

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Description

計算觸控面板上的觸碰座標的方法
本發明係關於一種觸碰感測技術，特別有關一種觸控面板(touch panel)上觸碰座標的計算方法。
現今，大部份的電子裝置，例如：手機、可攜式多媒體播放器和筆記型電腦(包含小筆電、平板電腦等)，通常都配備有觸控面板，作為新一代的輸入介面，以取代傳統的滑鼠和鍵盤。
觸控面板具有複數個感測器，其用來感測一或多個觸碰動作。觸控面板上可視為具有許多個排列成矩陣形態的點，當一個物體碰觸到觸控面板時，觸控面板上的一或多個點會被碰觸到，被碰觸到的點在此稱為“觸碰點”。當觸控面板上存在有觸碰動作發生時，這些感測器可以用來偵測出相應於觸碰點的感測值(如電容值)，觸碰點的感測值和相應的位置資訊會被傳送到後端電路。傳統上，後端電路會根據觸碰點的位置及其感測值計算出一質心座標(centroid coordinate)，藉此決定觸碰動作發生之位置的觸碰座標。
美國公開專利第2011/0087455字號公開一種習知的觸碰位置偵測方法，其揭示一種基於兩相鄰感測訊號值之差來進行質心運算的方式，藉此決定其觸碰座標。此外，美國公開專利第2010/0252336字號揭示一種觸控裝置的定位方法，此方法運用另一種質心運算來判定觸碰座標，這種質心運算是基於感測值的平方根而進行的運算。
本發明提供一種新穎且富有創造性的方法，能夠使得觸碰座標的計算結果更為穩定、可靠。
本發明之目的在於提供一種計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其能夠使得觸碰座標的計算結果更為穩定、可靠。
本發明一方面提供一種計算觸控面板上的觸碰座標的方法，該觸控面板上包含了複數個點，所述方法包含：當該觸控面板上存在有觸碰動作發生時，決定一群候選點，每個候選點具有一個感測值；將權重係數分派給各個候選點的感測值，以得出複數個經權重分配的感測值；以及利用各個候選點的位置和該等經權重分配的感測值來計算一座標。
本發明中，各個候選點的感測值係再經過權重分配。依此方式，在進行多次計算的情形下，觸碰座標的計算結果比較會趨向於收斂到同一點，因此當一個物體碰觸到觸控面板並且下壓一段時間時，所計算出來的觸碰座標比較不會到處漂移
本發明提供一種觸碰感測裝置之觸控面板上的觸碰座標的計算方法。觸控面板上可視為包含了許多個點，當觸控面板上存在有觸碰動作發生時，觸控面板上的一或多個點會被碰觸到，也就是說，會產生一或多個觸碰點，本發明係為決定觸碰動作發生之位置的座標，其可稱之為“觸碰座標”。第1圖顯示根據本發明實現的用於觸控面板之觸碰座標計算方法的流程圖，第2至7圖顯示第1圖中每個步驟的示意圖。請參閱第1圖，並配合第2至7圖，本發明之觸碰座標的計算方法將描述於後。
理想的情況下，觸控面板上的一點當它未被碰觸到時對應一個大小為 零的感測值，而當它被碰觸到時對應一個不為零的感測值。當一個物體碰觸到觸控面板時，一個包含了多個觸碰點的區域稱作一個“被觸碰區域”。在本發明的方法中，一群候選點會先被篩選出來或先確定下來，下文會參照第1圖中的步驟S10至S16以及第2圖至第4圖，來說明決定這群候選點的具體程序。
如第2圖和第3圖所示，觸控面板10上可視為包含了複數個點101，每個點101可對應一個像素或複數個像素。假定有一個物體(如手指或尖狀物，未圖示)碰觸到觸控面板10，在這裡被觸碰區域以圓圈50來表示。在本方法步驟S10中，觸控面板10上的每個點101都會被偵測，進而得到相應各點101的感測值，與被觸碰區域50相關聯的點通稱為觸碰點，其具有不為零的感測值。
在步驟S12中，檢查每個點101的感測值是否高於一閥值，感測值高於此閥值的點在此成為“有效點”105。由於雜訊的關係，有些未被碰觸的點可能具有不為零的感測值，但這部份的感測值通常相當小，故藉由這個步驟可將這些點予以消除。
在步驟S14中，從高於該閥值的感測值中決定一區域性極大值，亦即，進一步調查步驟S12中所確立的有效點105，在這些有效點105中，對應之感測值為區域性極大值的點在此稱為“具備區域性極大值的點”120，如第4圖所示。需注意的是，在此實施例中是以只具有一個區域性極大值的點為例子來作說明。然而，當觸控面板10上存在有複數個觸控動作同時發生時，也可以從觸控面板10上的所有有效點中，決定出複數個具備區域性極大值的點120。
在步驟S16中，具備區域性極大值的點120作為一個中心點，依此決定出一計算區域。首先，決定計算區域預定的大小，如3×3個點之大小的區域(或其它不同的大小，如5×5個點的大小)。該計算區域包含位在中心點的該具備區域性極大值的點120，而且還包含了相對於該中心點的周圍的點。而包含在這個計算區域內的點可稱作“候選點”，這群候選點會被用來計算相應於該被觸碰區域50的觸碰座標。
眾所周知，觸控面板10包含一感測面板20和一屏幕(screen)(未圖示)。第5圖顯示一種互電容型(mutual capacitance)觸控面板的感測面板的示意圖。感測面板20包含複數個感測元件，如驅動電極32和感測電極34。在下面的例子中，每個感測電極34對應上述的一個點101，為簡潔起見，有效點105和具備區域性最大值的點120係相應顯示在此感測面板20上。驅動電極32和感測電極34為設置在相同平面的菱形電極，驅動電極32沿著Y方向(如Y1至Y6)排列，而感測電極34沿著X方向(如X1至X6)排列，如第5圖所示。驅動電極32係依序被掃描，當掃描到其中一個驅動電極32時，從與其相應的感測電極34可讀出一感測值。對於互電容型觸控面板來說，感測值是從感測電極34讀出的，而不是從驅動電極32讀出，而且不是每個電極32、34都對應到觸控面板10的一點101，驅動電極32不會直接生成感測值。
第6A圖顯示觸控面板10上3×3個點的區域的示意圖，第6B圖顯示感測面板20上3×3個感測電極34的區域的示意圖，其中每一個感測電極34對應一個點。如第6A圖或第6B圖所示，其顯示3×3個點之大小的計算區域，位在水平方向或垂直方向的點(即，東邊的點(E)、西邊的點(W)、 北邊的點(N)和南邊的點(S))較接近中心點(C)，而位在對角方向的點(即，東北方的點(NE)、西北方的點(NW)、東南方的點(SE)和西南方的點(SW))距離中心點(C)較遠。在本發明中，候選點的感測值會分配到不同的權重或權重係數，在這一群候選點中，本發明會將較大的權重係數分派給那些距離該具備區域性極大值的點120較近的候選點(如E點、W點、N點和S點)的感測值，而將較小的權重係數分派給其它候選點(如NE點、NW點、SE點和SW點)的感測值。依此方式，在進行多次計算的情形下，觸碰座標的計算結果比較會趨向於收斂到同一點，因此當一個物體碰觸到觸控面板10並且下壓一段時間時，所計算出來的觸碰座標比較不會到處漂移，關於這部份的技術進一步描述如下。
在步驟S18中，將權重係數分派給在步驟S16中所決定的該群候選點各個成員的感測值，以得出經權重分配的感測值。分派給這些感測值的權重係數係根據各個候選點與該群候選點的中心點(即，具備區域性極大值的點120)之間的相對距離來決定。舉例來說，將一第一權重係數分派給每個位在對角方向的候選點(如NE點、NW點、SE點和SW點)的感測值，而將一第二權重係數分派給每個位在水平方向的候選點(如E點和W點)或位在垂直方向的候選點(如N點和S點)的感測值。需注意的是，該第二權重係數係大於該第一權重係數。於一實施例中，該第二權重係數和該第一權重係數的比值為整數，例如，該第二權重係數為2，而該第一權重係數為1，如第6C圖所示。於另一實施例中，該第二權重係數和該第一權重係數的比值為2的平方根。該第二權重係數和該第一權重係數的比值可為任何適當的值，例如，其可為整數、小數和無理數。然而，使用該比值為 整數來作計算有一個優點是，所需計算的負載相對來的小。
在步驟S20中，基於一質心(centroid)運算演算法，利用各個候選點的位置以及從步驟S18得到的經權重分配的感測值，來計算出觸碰座標。 以第6C圖所示的3×3大小的計算區域為例，當該第二權重係數和該第一權重係數的比值設定為2時，觸碰座標(X’,Y’)可由下列公式計算得出： 其中V表示相應位置的感測值，X1,X2,X3為各個候選點的X座標，而Y1,Y2,Y3為各個候選點的Y座標。
如前所示，觸控面板10更包含一屏幕30(顯示於第7圖)。在上述實施例中，感測面板20和屏幕30具有相同的尺寸，因此所計算出的觸碰座標(X’,Y’)可直接映射到屏幕30上的相應位置。然而，請參考第7圖，觸控面板10之感測面板20的尺寸可能與屏幕30大小相異，在此情況下，步驟S20中所計算出的觸碰座標(X’,Y’)可能有必要進一步基於屏幕30的尺寸和解析度，轉換成對應屏幕的位置資訊(步驟S22)，此操作可基於下列公式的計算來達成， 其中(X C ,Y C )為位在屏幕30上經校正過的位置資訊，X MAX 和X MIN 分別 為感測面板20在此座標系統中的最大X座標和最小X座標，Y MAX 和Y MIN 分別為感測面板20在此座標系統中的最大Y座標和最小Y座標，而X RES 和Y RES 為屏幕30分別在X軸和Y軸的最大解析範圍。
綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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‧‧‧觸控面板
20‧‧‧感測面板
30‧‧‧屏幕
32‧‧‧驅動電極
34‧‧‧感測電極
50‧‧‧被觸碰區域
101‧‧‧點
105‧‧‧有效點
120‧‧‧具備區域性極大值的點
S10~S22‧‧‧步驟
本發明係配合如下所附圖式作詳細描述，其中：第1圖顯示根據本發明實現的用於觸控面板之觸碰座標計算方法的流程圖；第2圖顯示觸控面板上存在有觸碰動作發生的示意圖；第3圖顯示感測值高於閥值的有效點的示意圖；第4圖顯示具有區域性極大值之感測值的感測點的示意圖；第5圖顯示觸控面板的感測面板的示意圖；第6A圖顯示觸控面板上3×3個點的區域的示意圖；第6B圖顯示感測面板上3×3個感測電極的區域的示意圖；第6C圖顯示根據本發明之一實施例的權重係數分配表的示意圖；以及第7圖顯示感測面板和屏幕間進行轉換而得的觸碰座標的示意圖。
S10~S22‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種計算觸控面板上的觸碰座標的方法，該觸控面板上包含了複數個點，所述方法包含：當該觸控面板上存在有觸碰動作發生時，決定一群候選點，每個候選點具有一個感測值；將權重係數分派給各個候選點的感測值，以得出複數個經權重分配的感測值，其中分派給這些感測值的權重係數係根據各個候選點與該群候選點的中心位置之間的相對距離來決定，且其中係將一第一權重係數分派給每個位在對角方向的候選點的感測值，而將一第二權重係數分派給每個位在水平方向或垂直方向的候選點的感測值；以及利用各個候選點的位置和該等經權重分配的感測值來計算一座標。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其中該第二權重係數係大於該第一權重係數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其中該第二權重係數和該第一權重係數的比值為整數或2的平方根。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其中每一個點對應一個像素或複數個像素。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其中決定該群候選點的步驟包含下列子步驟：當該觸控面板上存在有觸碰動作發生時，偵測該觸控面板上的每一個點，並取得對應的感測值；檢查每個點的感測值是否高於一閥值； 從高於該閥值的感測值中決定一區域性極大值，並找出一具備區域性極大值的點；以及使用該具備區域性極大值的點來決定該群候選點。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其中該群候選點包含該具備區域性極大值的點以及與該具備區域性極大值的點相對的周圍的點。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，更包含步驟：基於該觸控面板所應用到的一屏幕的尺寸和解析度，將該觸碰座標轉換成對應該屏幕的位置資訊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之計算觸控面板上的觸碰座標的方法，其中所述感測值包含一電容值。
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