TWI748738B - 超音波觸控裝置以及觸控校準方法 - Google Patents

超音波觸控裝置以及觸控校準方法 Download PDF

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Abstract

一種觸控校準方法，其適用於一超音波觸控裝置的微處理器，其中超音波觸控裝置用於依據超音波產生觸控指示訊號，且上述觸控校準方法包含：接收觸控指示訊號；量測超音波觸控裝置的溫度以產生複數個溫度參數；若溫度參數的變化趨勢為向下，且若首次偵測到觸控指示訊號的準位低於參考訊號的準位，則將觸控指示訊號的準位儲存為第一訊號強度，並回報偵測到觸控事件；以及若溫度參數的變化趨勢為向下，且若非首次偵測到觸控指示訊號的準位低於參考訊號的準位，則依據觸控指示訊號校準參考訊號。

Description

超音波觸控裝置以及觸控校準方法
本揭示文件係關於一種超音波觸控裝置以及觸控校準方法，特別是關於一種包含溫度偵測電路的超音波觸控裝置以及觸控校準方法。
現行的超音波式觸控裝置包含產生超音波的壓電感應層(Tx)，以及用以接收反射的超音波的壓電偵測層(Rx)。當發生觸控時，壓電偵測層偵測到超音波強度產生衰減，而當強度衰減至低於系統預設的參考值時，超音波觸控裝置觸發系統識別上述觸控發生的位置。
然而，在觸控期間，超音波觸控裝置的溫度變化將會影響超音波訊號強度，導致觸控裝置產生誤判。
本揭示文件提供一種觸控校準方法，其適用於一超音波觸控裝置的一微處理器，其中超音波觸控裝置用於依據超音波產生觸控指示訊號，且上述觸控校準方法包含：接收觸控指示訊號；量測超音波觸控裝置的溫度以產生複數個溫度參數； 若溫度參數的變化趨勢為向下，且若首次偵測到觸控指示訊號的準位低於參考訊號的準位，則將觸控指示訊號的準位儲存為第一訊號強度，並回報偵測到觸控事件；以及若溫度參數的變化趨勢為向下，且若非首次偵測到觸控指示訊號的準位低於參考訊號的準位，則依據觸控指示訊號校準參考訊號。
本揭示文件提供一種超音波觸控裝置，其包含觸控感應器、溫度偵測電路以及微處理器。觸控感應器用以依據超音波訊號產生觸控指示訊號。溫度偵測電路用以產生溫度偵測訊號。微處理器耦接觸控感應器與溫度偵測電路，用以執行以下操作：接收該觸控指示訊號；依據溫度偵測訊號產生複數個溫度參數；若溫度參數的變化趨勢為向下，且若首次偵測到觸控指示訊號的準位低於參考訊號的準位，則將觸控指示訊號的準位儲存為第一訊號強度，並回報偵測到觸控事件；以及若溫度參數的變化趨勢為向下，且若非首次偵測到觸控指示訊號的準位低於參考訊號的準位，則依據觸控指示訊號校準參考訊號。
上述的超音波觸控裝置以及觸控校準方法的優點之一，在於能夠根據溫度變化校準超音波觸控裝置以避免產生觸控誤判。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用來限定本發明，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明揭示內容所涵蓋的範圍。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的超音波觸控裝置100簡化後的功能方塊圖。如第1圖所示，超音波觸控裝置100包含微處理器110、觸控感應器120、溫度偵測電路130以及匯流排140。觸控感應器120包含超音波發射器121以及超音波接收器122，溫度偵測電路130包含分壓電組Rs以及熱敏電阻NTC。
結構上，微處理器110與觸控感應器120耦接，並透過匯流排140接收觸控感應器120提供的觸控指示訊號UDC。熱敏電阻NTC透過第一節點N1耦接於分壓電阻Rs，且微處理器110透過上述第一節點N1接收溫度偵測電路130產生的溫度偵測訊號TS。
第2圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的觸控感應器120的操作示意圖。操作上，如第2圖所示，觸控感應器120的超音波發射器121產生超音波，而超音波經反射後，經由超音波接收器122轉化為電訊號，此電訊號再經由觸控感應器120的積分器(未繪示)處理後產生傳遞至微處理器110的觸控指示訊號UDC(Ultra Sonic Digital Converter)。在一些實施例中，觸控指示訊號UDC是將超音波類比電壓訊號經由類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter)轉換成數值以利後段微處理器110進行讀取以及運算。一般來說，當觸控事件發生時，亦即，當物件201放置於基板150上，微處理器110所接收到的觸控指示訊號UDC的強度會從參考訊號Sref的準位向下衰減(如後述第4圖所示)。也就是說，當觸控指示訊號UDC的準位低於參考訊號Sref的準位時，超音波觸控裝置100便會偵測到此次觸控事件。
在一些實施例中，超音波發射器121可以由壓電材料來實現，而超音波接收器122可以由壓電材料以及感測畫素的組合來實現。物件201可以是使用者的手指或是觸控筆。
微處理器110用以依據溫度偵測訊號TS產生複數個溫度參數，上述的溫度參數對應於超音波觸控裝置100內的環境溫度。在一些實施例中，觸控指示訊號UDC的準位正相關於該些溫度參數。也就是說，當觸控事件發生時，若超音波觸控裝置100的溫度逐漸下降，則觸控指示訊號UDC的準位也會隨之遞減。因此，即便觸控事件結束，觸控指示訊號UDC的準位也無法回到參考訊號Sref的準位，進而導致被超音波觸控裝置100錯誤地偵測到持續觸控。因此，本揭示文件提供一種觸控校準方法300來解決上述問題。
第3A~3B圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的觸控校準方法300的流程圖。第4圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的超音波觸控裝置100的訊號波形圖。第5圖為根據本揭示文件另一些實施例所繪示的超音波觸控裝置100的訊號波形圖。為了方便說明，第3A~3B圖的流程將配合第4圖以及第5圖以更詳細的說明，但不以其為限。
於流程S301，微處理器110接收觸控指示訊號UDC。微處理器110還會利用溫度偵測電路130量測超音波觸控裝置100的溫度，亦即微處理器110會利用溫度偵測訊號TS產生關連於超音波觸控裝置100的複數個溫度參數。
於流程S302，微處理器110判斷上述溫度參數是否穩定。若該些溫度參數穩定，則微處理器110執行流程S303。值得注意的是，於本揭示文件中，上述溫度參數穩定代表該些溫度參數在一預設時間內的變化量實質上為零。
於流程S303，微處理器110判斷觸控指示訊號UDC的準位是否低於參考訊號Sref的準位。若觸控指示訊號UDC的準位低於參考訊號Sref的準位，則微處理器110執行流程S304以回報觸控有效，超音波觸控裝置100偵測到觸控事件。在流程S304結束後，微處理器110可以再次執行流程S301。然而，若觸控指示訊號UDC的準位不低於參考訊號Sref的準位，微處理器110會直接再次執行流程S301以再次接收觸控指示訊號UDC以及量測超音波觸控裝置100的溫度。
舉例來說，如第4圖所示，觸控指示訊號UDC的準位於時間點P1以及時間點P2之間低於參考訊號Sref的準位，也就是說，物件201分別於時間點P1以及時間點P2接觸以及離開基板150，因此，於流程S304，微處理器110會在觸控期間T之內回報觸控有效。
接續流程S302，若溫度參數不穩定，亦即，該些溫度參數在一預設時間內具有向上或向下的變化趨勢，則微處理器110執行流程S305。
於流程S305，微處理器110判斷是否為首次偵測到觸控指示訊號UDC的準位低於參考訊號Sref的準位。若溫度參數具有向下變化的趨勢，且為首次偵測到觸控指示訊號UDC的準位低於參考訊號Sref的準位，例如第5圖中時間點P3的觸控指示訊號UDC，則於流程S306，微處理器110將觸控指示訊號UDC的準位以及目前溫度參數分別儲存為第一訊號強度以及第一溫度參數，並再次執行流程S304以回報觸控有效。
請參考第5圖，在一些實施例中，於時間點P3，觸控指示訊號UDC達到最小強度UDC_min，而微處理器110會將最小強度UDC_min儲存為第一訊號強度。
若微處理器110並非首次偵測到觸控指示訊號UDC的準位低於參考訊號Sref的準位，例如第5圖中的時間點P3之後的超音波訊號UDC，則微處理器110將進行後述的流程S307~S313以依據觸控指示訊號UDC校準參考訊號Sref。
於流程S307，微處理器110擷取此時觸控指示訊號UDC的準位為第二訊號強度。於流程S308，微處理器110判斷第二訊號強度是否大於第一訊號強度。若第二訊號強度不大於第一訊號強度，則微處理器110不校準參考訊號Sref，亦即，微處理器110維持參考訊號Sref的準位並再次執行流程S307。
若第二訊號強度大於第一訊號強度，則於流程S309，微處理器110計算對應於觸控事件的溫度變化量。接著，於流程S310，微處理器110判斷上述的溫度變化量是否大於預設的溫度變化範圍。若溫度變化量不大於預設的溫度變化範圍，則微處理器110不校準參考訊號Sref，亦即，微處理器110維持參考訊號Sref的準位並再次執行流程S307。
在一些實施例中，觸控事件的溫度變化量為對應時間點P1的第一溫度參數減去對應時間點P2的第二溫度參數之差值。
若溫度變化量大於預設的溫度變化範圍，則於流程S311，微處理器110將第二訊號強度減去第一訊號強度以得到訊號強度變化量。接著，於流程S312，微處理器110判斷上述的訊號強度變化量是否大於預設準位變化範圍。若訊號強度變化量不大於預設的溫度變化範圍，則微處理器110不校準參考訊號Sref，亦即，微處理器110維持參考訊號Sref的準位並再次執行流程S307。
在一些實施例中，於時間點P2，觸控指示訊號UDC達到最大強度UDC_max，而微處理器110會將最大強度UDC_max儲存為第二訊號強度。
因此，若最大強度UDC_max減去最小強度UDC_min大於預設準位變化範圍，則於流程S313，微處理器110根據觸控指示訊號UDC的準位調整參考訊號Sref的準位。接著，微處理器110會再次執行流程S301以再次接收觸控指示訊號UDC以及量測超音波觸控裝置100的溫度。
在一些實施例中，微處理器110藉由將參考訊號Sref的準位調整為與觸控指示訊號UDC的準位實質相同以校準參考訊號Sref，進而使經校準的參考訊號Sref的準位也正相關於溫度參數。
第6圖為根據本揭示文件又另一些實施例所繪示的超音波觸控裝置100的訊號波形圖。如第6圖所示，藉由執行觸控校準方法300參考訊號Sref的準位於時間點P2與觸控指示訊號UDC的準位實質上相同。因此，當觸控事件結束時，觸控指示訊號UDC的準位不低於校準過後的參考訊號Sref的準位，進而避免超音波觸控裝置100錯誤地偵測到持續觸控。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:超音波觸控裝置 110:微處理器 120:觸控感應器 121:超音波接收器 122:超音波發射器 130:溫度偵測電路 140:匯流排 150:基板 UDC:觸控指示訊號 TS:溫度偵測訊號 NTC:熱敏電阻 Rs:分壓電阻 N1:節點 201:物件 300:觸控校準方法 S301~S313:流程 UDC_min:最小強度 UDC_max:最大強度
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的超音波觸控裝置簡化後的功能方塊圖的示意圖。 第2圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的觸控感應器的操作示意圖。 第3A~3B圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的觸控校準方法的流程圖。 第4圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的超音波觸控裝置的訊號波形圖。 第5圖為根據本揭示文件另一些實施例所繪示的超音波觸控裝置的訊號波形圖。 第6圖為根據本揭示文件又另一些實施例所繪示的超音波觸控裝置的訊號波形圖。
100:超音波觸控裝置
110:微處理器
120:觸控感應器
121:超音波接收器
122:超音波發射器
130:溫度偵測電路
140:匯流排
150:基板
UDC:觸控指示訊號
TS:溫度偵測訊號
NTC:熱敏電阻
Rs:分壓電阻
N1:節點

Claims (11)

  1. 一種觸控校準方法，適用於一超音波觸控裝置的一微處理器，其中該超音波觸控裝置用於依據一超音波產生一觸控指示訊號，該觸控校準方法包含： 接收該觸控指示訊號； 量測該超音波觸控裝置的溫度以產生複數個溫度參數； 若該些溫度參數的一變化趨勢為向下，且若首次偵測到該觸控指示訊號的準位低於一參考訊號的準位，則將該觸控指示訊號的準位儲存為一第一訊號強度，並回報偵測到一觸控事件；以及 若該些溫度參數的該變化趨勢為向下，且若非首次偵測到該觸控指示訊號的準位低於該參考訊號的準位，則依據該觸控指示訊號校準該參考訊號。
  2. 如請求項1所述之觸控校準方法，其中依據該觸控指示訊號校準該參考訊號包含： 擷取該觸控指示訊號的準位為一第二訊號強度； 依據該些溫度參數計算對應於該觸控事件的一溫度變化量； 若該溫度變化量大於一預設溫度變化範圍，且若該第二訊號強度大於該第一訊號強度，則依據該觸控指示訊號的準位校準該參考訊號的準位；以及 若該溫度變化量不大於該預設溫度變化範圍，或者該第二訊號強度不大於該第一訊號強度，則維持該參考訊號的準位。
  3. 如請求項2所述之觸控校準方法，其中依據該觸控指示訊號校準該參考訊號還包含： 將該第二訊號強度減去該第一訊號強度以得到一訊號強度變化量； 其中當該溫度變化量大於該預設溫度變化範圍，且該第二訊號強度大於該第一訊號強度時，若該訊號強度變化量大於一預設準位變化範圍，則依據該觸控指示訊號的準位校準該參考訊號的準位， 若該訊號強度變化量不大於該預設準位變化範圍，則維持該參考訊號的準位。
  4. 如請求項3所述之觸控校準方法，其中依據該觸控指示訊號的準位校準該參考訊號的準位包含： 將該參考訊號的準位調整為與該觸控指示訊號的準位實質相同。
  5. 如請求項1所述之觸控校準方法，其中該參考訊號正相關於該些溫度參數。
  6. 一種超音波觸控裝置，包含： 一觸控感應器，用以依據一超音波訊號產生一觸控指示訊號； 一溫度偵測電路，用以產生一溫度偵測訊號； 一微處理器，耦接該觸控感應器與該溫度偵測電路，用以執行以下操作： 接收該觸控指示訊號； 用以依據該溫度偵測訊號產生複數個溫度參數； 若該些溫度參數的一變化趨勢為向下，且若首次偵測到該觸控指示訊號的準位低於一參考訊號的準位，則將該觸控指示訊號的準位儲存為一第一訊號強度，並回報偵測到一觸控事件；以及 若該些溫度參數的該變化趨勢為向下，且若非首次偵測到該觸控指示訊號的準位低於該參考訊號的準位，則依據該觸控指示訊號校準該參考訊號。
  7. 如請求項6所述之超音波觸控裝置，其中該溫度偵測電路包含： 一分壓電阻；以及 一熱敏電阻，透過一第一節點耦接於該分壓電阻，其中該第一節點用於提供該溫度偵測訊號。
  8. 如請求項6所述之超音波觸控裝置，其中該微處理器依據該觸控指示訊號校準該參考訊號的操作包含： 將該觸控指示訊號的準位儲存為一第二訊號強度； 依據該些溫度參數計算對應於該觸控事件的一溫度變化量； 若該溫度變化量大於一預設的溫度變化範圍，且若該第二訊號強度大於該第一訊號強度，則依據該觸控指示訊號的準位校準該參考訊號的準位；以及 若該溫度變化量不大於該預設溫度變化範圍，或者該第二訊號強度不大於該第一訊號強度，則維持該參考訊號的準位。
  9. 如請求項8所述之超音波觸控裝置，其中該微處理器依據該觸控指示訊號校準該參考訊號的操作還包含： 將該第二訊號強度減去該第一訊號強度以得到一訊號強度變化量； 其中當該溫度變化量大於該預設溫度變化範圍，且該第二訊號強度大於該第一訊號強度時，若該訊號強度變化量大於一預設準位變化範圍，則依據該觸控指示訊號的準位校準該參考訊號的準位；以及 若該訊號強度變化量不大於該預設準位變化範圍，則維持該參考訊號的準位。
  10. 如請求項9所述之超音波觸控裝置，其中該微處理器依據該觸控指示訊號的準位校準該參考訊號的準位的操作包含： 將該參考訊號的準位調整為與該觸控指示訊號的準位實質相同。
  11. 如請求項6所述之超音波觸控裝置，其中該參考訊號正相關於該些溫度參數。
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