TWI769502B - 觸控識別方法及利用其之觸控模組與資訊處理裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控識別方法，適用於一光學採集面板且係利用一控制電路實現，該觸控識別方法包括：利用該光學採集面板採集一手指的複數個觸控圖像；利用該控制電路對各該觸控圖像均執行一座標計算程序以得到複數個對應座標；以及利用該控制電路對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指的一移動軌跡以及一移動速度。

Description

觸控識別方法及利用其之觸控模組與資訊處理裝置

本發明係關於一種觸控識別方法，尤指一種可簡化電路並提高識別效果的觸控識別方法及利用其之觸控模組與資訊處理裝置。

觸控操作與指紋識別是廣泛被利用於攜帶型電腦、智慧型手機以及平板電腦等電子裝置上的技術。一般而言，如圖1所示，傳統的觸控顯示裝置包括一觸控晶片31、一觸控面板32、一顯示晶片33、一顯示面板34、一訊號讀取晶片35以及一感測器面板36，其中觸控晶片31、顯示晶片33以及訊號讀取晶片35分別搭載於觸控面板32、顯示面板34以及感測器面板36上，並分別對觸控面板32、顯示面板34以及感測器面板36上的電訊號及光訊號進行演算及處理。然而，隨著科技的演進以及使用者對於攜帶型電子裝置輕薄短小的追求，上述的三層結構逐漸無法滿足設計上的需要。

因此，如圖2所示，部份開發者轉而將觸控電路以及顯示用電路整合，也就是採用觸控顯示驅動整合(touch and display driver integration, TDDI)元件41、觸控顯示面板42、訊號讀取晶片43以及感測器面板44的雙層結構，如此一來雖然使得模組所需的體積減小，但電路構造並未跟著簡化，因此在製作上反而有品質降低、良率下降以及識別效果低落的趨勢。

為解決上述問題，本領域亟需一種新穎的觸控識別方案。

本發明之一目的在於揭露一種觸控識別方法，其可藉由一光學採集面板同時獲得指紋資訊以及觸控位置與移動軌跡，大幅地簡化電路構造並提昇觸控識別的品質、良率以及識別效果。

本發明之另一目的在於揭露一種利用上述觸控識別方法的觸控模組，其可藉由一光學採集面板同時獲得指紋資訊以及觸控位置與移動軌跡，大幅地簡化電路構造並提昇觸控識別的品質、良率以及識別效果。

本發明之又一目的在於揭露一種資訊處理裝置，其可藉由一光學採集面板同時獲得指紋資訊以及觸控位置與移動軌跡，大幅地簡化電路構造並提昇觸控識別的品質、良率以及識別效果。

為達上述目的，一種觸控識別方法乃被提出，其適用於一光學採集面板且係利用一控制電路實現，該觸控識別方法包括：

利用該光學採集面板採集一手指的複數個觸控圖像；

利用該控制電路對各該觸控圖像均執行一座標計算程序以得到複數個對應座標；以及

利用該控制電路對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指的一移動軌跡以及一移動速度。

在一實施例中，該光學採集面板包括一感光二極體陣列，且該控制電路係透過該感光二極體陣列掃描該光學採集面板的灰階值以得到該些觸控圖像。

在一實施例中，該座標計算程序包括：

在一所述觸控圖像上找出該手指覆蓋的一個幾何區塊；以及

計算該幾何區塊的幾何中心。

在一實施例中，所述的控制電路為一訊號讀取晶片且包括一識別單元以及一觸控單元，該識別單元包括一第一類比前端，該觸控單元包括一第二類比前端，其中該第一類比前端的訊噪比大於該第二類比前端的訊噪比。

在一實施例中，該識別單元以一第一幀率及一第一解析度對該光學採集面板進行採樣，該觸控單元以一第二幀率以及一第二解析度對該光學採集面板進行採樣，該第一幀率小於該第二幀率，且該第一解析度大於該第二解析度。

為達上述目的，本發明進一步提出一種觸控模組，其具有如前述的光學採集面板以及控制電路。

在一實施例中，所述的控制電路包括一類比數位轉換器以及一現場可程式化邏輯閘陣列，該類比數位轉換器接收一類比訊號後，將該類比訊號轉換為一數位訊號並傳遞至該現場可程式化邏輯閘陣列進行演算處理。

在一實施例中，所述的控制電路還包括一閘控單元，且該閘控單元連接於該現場可程式化邏輯閘陣列以及該光學採集面板之間。

為達上述目的，本發明進一步提出一種資訊處理裝置，包括一中央處理單元以及如前述的觸控模組，其中該中央處理單元係用以與該控制電路通信。

在可能的實施例中，所述的資訊處理裝置係由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、智慧型手錶和門禁裝置所組成之群組所選擇的一種電子裝置。

本發明的原理在於：

移除觸控面板的相關電路，並將指紋識別以及觸控機制整合於控制電路上，不僅減少資訊處理裝置的體積，且同時達到簡化電路提高品質及良率的效果。

觸控機制採用影像識別的方式實現，因此可提高部份工作環境的識別效果。

請一併參考圖3、圖4及圖5，其中繪示本發明的觸控模組的一實施例的結構示意圖；圖4繪示本發明的觸控識別方法的一實施例的流程圖；圖5繪示包含圖3的觸控模組的資訊處理裝置的一實施例的方塊圖。如圖3及圖5所示，一觸控模組20包含一光學採集面板22、一控制電路24以及一感測器面板26，且一顯示單元12係位於光學採集面板22上；資訊處理裝置1包括一資訊處理單元10以及觸控模組20，其中資訊處理單元10包括顯示單元12以及一中央處理單元14，觸控模組20包括光學採集面板22、控制電路24以及感測器面板26。

具體而言，該資訊處理裝置1係由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、智慧型手錶和門禁裝置所組成之群組所選擇的一種電子裝置。該顯示單元12例如是一顯示用的晶片，並搭載於該光學採集面板22上，該中央處理單元10例如是一微處理器，用以控制該顯示單元12並與該控制電路24通信。當該資訊處理裝置1欲輸出任何影像時，該中央處理單元10將會發出訊號並傳遞至該顯示單元12，該顯示單元12即可調控該光學採集面板22的像素分佈，並呈現出不同的影像提供使用者閱讀。

另一方面，本發明的觸控模組20可用以實現一觸控識別方法，如圖4所示，其包括：

步驟a：利用該光學採集面板採集一手指的複數個觸控圖像

步驟b：利用該控制電路對各該觸控圖像均執行一座標計算程序以得到複數個對應座標

步驟c：利用該控制電路對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指的一移動軌跡以及一移動速度

詳細而言，該控制電路24為一訊號讀取晶片，且包括一識別單元241、一觸控單元242、一類比數位轉換器243、一訊號傳輸界面244、一現場可程式化邏輯閘陣列245以及一閘控單元246，其中該識別單元241包括一第一類比前端241a，該觸控單元242包括一第二類比前端242a，且該識別單元241以及該觸控單元242分別提供指紋識別以及觸控感知的功能。更進一步而言，該光學採集面板22包括一感光二極體陣列及一壓力感測器，當使用者的一手指2接觸該光學採集面板22的表面時，可藉由識別單元241或觸控單元242接收該壓力感測器之一壓力感測信號，再將該壓力感測信號經由類比數位轉換器243傳送至現場可程式化邏輯閘陣列245。現場可程式化邏輯閘陣列245在判斷該壓力感測信號為有效後，即透過控制電路24經由閘控單元246驅動該感光二極體陣列以掃描該光學採集面板22上影像的灰階值，從而得到一觸控圖像。在此同時，該識別單元241會依據該觸控圖像的形狀判斷接觸該光學採集面板22的物體是否確實為手指2，若是，則控制電路24會依一應用程式的需求(由中央處理單元10告知)驅使識別單元241或觸控單元242對光學採集面板22進行圖像擷取操作。當應用程式的需求是指紋辨識時，控制電路24會驅使識別單元241透過第一類比前端241a以一第一幀率以及一第一解析度對光學採集面板22像進行圖像採樣；當應用程式的需求是觸控操作時，控制電路24會驅使觸控單元242透過第二類比前端242a以一第二幀率以及一第二解析度對光學採集面板22像進行圖像採樣。

為了清楚得知該手指2指紋的細部資訊，例如指紋紋路、特徵點位置以及汗孔位置等等，該第一類比前端241a所傳遞的訊號清晰度較高，而噪音相對較低，換言之，該第一類比前端241a的訊噪比大於該第二類比前端242a的訊噪比。除此之外，基於指紋辨識的需要，該識別單元241僅需數張高解析度的觸控圖像即可掌握上述資訊，因此第一幀率將會調低，大約為3~10fps，而第一解析度則會大於該第二解析度並維持高標，例如16位元率以上的解析度。

也就是說，本發明的觸控模組20可透過影像識別的方式達到觸控感知的效果。請一併參考圖6，其中圖6繪示圖3的觸控模組對手指進行軌跡識別的示意圖。當該識別單元241確認接觸該光學採集面板22的物體為使用者的手指2後，該觸控單元242會透過該第二類比前端242a以一第二幀率以及一第二解析度對該複數個觸控圖像進行採樣，並執行一座標計算程序以得到複數個對應座標。如圖6所示，該手指2接觸該光學採集面板22的圖像可概略為一矩形，當該手指2的位置由一第一矩形A移動至一第二矩形B時，該中央處理單元14將會根據該光學採集面板22的灰階值，在一所述觸控圖像上找出該手指2覆蓋的一個幾何區塊，也就是該第一矩形A以及該第二矩形B，並計算出該複數個幾何區塊的幾何中心，並進而利用該控制電路24對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指2的一移動軌跡以及一移動速度。由於觸控偵測的主要目的是得知對應座標的變化量及變化時間，因此第二幀率將會調高，將會是30fps以上，而第二解析度將會維持低標，例如8位元率左右的解析度，也就是說，該第一幀率小於該第二幀率，且該第一解析度大於該第二解析度。

事實上，該識別單元241以及該觸控單元242不一定是獨立的兩個電路，也可以是同一組電路但採用不同的掃描幀率以及解析度，本發明對此並不加以限制。

當該識別單元241或該觸控單元242對該複數個觸控圖樣採樣完畢並傳遞出一類比訊號時，該類比數位轉換器243將接受該類比訊號，將該類比訊號轉換為一數位訊號並透過該訊號傳輸介面244傳遞至該現場可程式化邏輯閘陣列245進行演算處理，藉此得知該手指2指紋的確切資訊或是觸控手指的位置、移動速度甚至是手勢判別，而該閘控單元246連接於該現場可程式化邏輯閘陣列245以及該光學採集面板22之間。

透過上述的觸控識別方法，本發明可移除光學採集面板上的觸控用電路，大幅簡化觸控模組的電路結構，且透過影像識別的方式實現指紋判斷、觸控操作以及手勢判別，能有效的提高資訊處理裝置的良率以及識別效果。

綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。

步驟a:利用該光學採集面板採集一手指的複數個觸控圖像 步驟b:利用該控制電路對各該觸控圖像均執行一座標計算程序以得到複數個對應座標 步驟c:利用該控制電路對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指的一移動軌跡以及一移動速度 1:資訊處理裝置 10:資訊處理單元 12:顯示單元 14:中央處理單元 20:觸控模組 22:光學採集面板 24:控制電路 241:識別單元 241a:第一類比前端 242:觸控單元 242a:第二類比前端 243:類比數位轉換器 244:訊號傳輸界面 245:現場可程式化邏輯閘陣列 246:閘控單元 26:感測器面板 2:手指 31:觸控晶片 32:觸控面板 33:顯示晶片 34:顯示面板 35:訊號讀取晶片 36:感測器面板 41:觸控顯示驅動整合元件 42:觸控顯示面板 43:訊號讀取晶片 44:感測器面板 A:第一矩形 B:第二矩形

圖1繪示現有技術中的一種觸控顯示裝置的結構示意圖。 圖2繪示現有技術中的另一種觸控顯示裝置的結構示意圖。 圖3繪示本發明的觸控模組的一實施例的結構示意圖。 圖4繪示本發明的觸控識別方法的一實施例的流程圖。 圖5繪示包含圖3的觸控模組的資訊處理裝置的一實施例的方塊圖。 圖6繪示圖3的觸控模組對手指進行軌跡識別的示意圖。

步驟a:利用該光學採集面板採集一手指的複數個觸控圖像

步驟b:利用該控制電路對各該觸控圖像均執行一座標計算程序以得到複數個對應座標

步驟c:利用該控制電路對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指的一移動軌跡以及一移動速度

Claims (7)

1. 一種觸控識別方法，適用於一光學採集面板且係利用一控制電路實現，該觸控識別方法包括：利用該光學採集面板採集一手指的複數個觸控圖像；利用該控制電路對各該觸控圖像均執行一座標計算程序以得到複數個對應座標；以及利用該控制電路對該些對應座標執行一座標變化計算程序以獲得該些對應座標的變化量及變化時間，並從而得到該手指的一移動軌跡以及一移動速度；其中，該座標計算程序包括：在一所述觸控圖像上找出該手指覆蓋的一個幾何區塊，以及計算該幾何區塊的幾何中心；該控制電路為一訊號讀取晶片且包括一識別單元以及一觸控單元，該識別單元包括一第一類比前端，該觸控單元包括一第二類比前端，該第一類比前端的訊噪比大於該第二類比前端的訊噪比，該識別單元以一第一幀率及一第一解析度對該光學採集面板進行採樣，該觸控單元以一第二幀率以及一第二解析度對該光學採集面板進行採樣，該第一幀率小於該第二幀率，且該第一解析度大於該第二解析度。
2. 如請求項1所述的觸控識別方法，其中該光學採集面板包括一感光二極體陣列，且該控制電路係透過該感光二極體陣列掃描該光學採集面板的灰階值以得到該些觸控圖像。
3. 一種觸控模組，包括如請求項1至2中任一項所述的光學採集面板以及控制電路。
4. 如請求項3所述的觸控模組，其中該控制電路包括一類比數位轉換器以及一現場可程式化邏輯閘陣列，該類比數位轉換器接收一類比訊號後，將該類比訊號轉換為一數位訊號並傳遞至該現場可程式化邏輯閘陣列進行演算處理。
5. 如請求項4所述的觸控模組，其中該控制電路還包括一閘控單元，且該閘控單元連接於該現場可程式化邏輯閘陣列以及該光學採集面板之間。
6. 一種資訊處理裝置，包括一中央處理單元以及如請求項3所述的觸控模組，其中該中央處理單元係用以與該控制電路通信。
7. 如請求項6所述的資訊處理裝置，其係由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、智慧型手錶和門禁裝置所組成之群組所選擇的一種電子裝置。

Images