TWI462002B - Signal processor, touch judgment device and touch judgment method - Google Patents

Description

信號處理器、觸碰判斷裝置及觸碰判斷方法

本發明是有關於一種判斷方法及裝置，特別是指一種觸碰判斷方法及裝置。

電容式觸控應用的電路板中，感應器能對觸控按鍵的感應電容進行充放電而得到正比於感應電容的一感測資料。一般來說，感應電容的影響因素包括觸控按鍵受到的外力，也包括整體電路板對觸控按鍵產生的寄生電容效應，甚者更包括裝設有觸控按鍵的電路板所處的環境。其中，環境因素例如：使電路板置於鐵桌上，使電路板放在電源供應器或其他會發出雜訊的儀器旁。

參閱圖1，在沒有環境干擾的情況下，感應電容的感測資料在無外力介入時會保持一穩態值，且在外力介入期間(如時間t=1~3)躍升高出門檻，故習知技術可輕易判斷觸控按鍵受觸碰與否。

參閱圖2，倘若觸控按鍵於時間t=1~10時受到環境干擾，會促使感應電容的感測資料上升。為了避免環境干擾影響觸控判斷結果，習知技術會在0≦感測資料≦門檻時修正感測資料，使趨近於穩態值。例如，圖2的感測資料在時間t=1~7持續被修正，且在t=7後回到穩態值。

不過，感測資料修正期間，如果觸控按鍵受外力觸碰，有效感應電容的變化可能讓感測資料無法超出門檻，造成觸控判斷錯誤，如圖3的時間t=5~6。因此，如何調整感 測資料修正方式，維持觸控判斷準確度，是目前一大課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種信號處理器、觸碰判斷裝置及觸碰判斷方法，即使存在環境干擾，也能準確判斷按鍵受觸碰與否。

於是，本發明觸碰判斷方法，適用於判斷設置於一觸控板上的一個按鍵是否被觸控，包含以下步驟：(A)每隔一段時間分析關於該按鍵的一感測資料；(B)當目前時間的該感測資料≧一觸碰門檻間，判斷該按鍵被觸碰；及(C)當目前時間的該感測資料<該觸碰門檻間，判斷該按鍵未被觸碰，且在該感測資料介於該觸碰門檻和一修正門檻間時不修正該感測資料，在該感測資料介於該修正門檻和一穩態值間時修正該感測資料；其中，該觸碰門檻>該修正門檻>該穩態值，而該穩態值是該按鍵於該觸控板剛上電且未被觸碰時的感測資料。

而本發明觸碰判斷裝置，適用於判斷設置於一觸控板上的一個觸控按鍵是否被觸控，包括：一判斷單元，每隔一段時間分析關於該按鍵的一感測資料，當目前時間的該感測資料≧一觸碰門檻間，判斷該按鍵被觸碰，當目前時間的該感測資料<該觸碰門檻間，判斷該按鍵未被觸碰；及一修正單元，當該判斷單元判斷該按鍵未被觸碰，在該感測資料介於該觸碰門檻和一修正門檻間時不修正該感測資料，在該感測資料介於該修正門檻和一穩態值間時修正該 感測資料；其中，該觸碰門檻>該修正門檻>該穩態值，而該穩態值是該按鍵於該觸控板剛上電且未被觸碰時的感測資料。

且本發明信號處理器，適用於耦接一個設置有一個按鍵的觸控板，包含：一傳輸介面，用以接收該觸控板傳來的一感測資料，其中該感測資料相關於該按鍵的一感應電容大小；一判斷單元，每隔一段時間分析該感測資料，當目前時間的該感測資料≧一觸碰門檻間，判斷該按鍵被觸碰，當目前時間的該感測資料<該觸碰門檻間，判斷該按鍵未被觸碰；及一修正單元，當該判斷單元判斷該按鍵未被觸碰，在該感測資料介於該觸碰門檻和一修正門檻間時不修正該感測資料，在該感測資料介於該修正門檻和一穩態值間時修正該感測資料；其中，該觸碰門檻>該修正門檻>該穩態值，而該穩態值是該按鍵於該觸控板剛上電且未被觸碰時的感測資料。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖4，本發明觸碰判斷裝置22之較佳實施例適用於一觸控系統100中，觸控系統100包含一觸控板1和一信號處理器2。觸控板1包括一輸入單元11、一感應器12 ，以及一傳輸介面13。而信號處理器2包括一傳輸介面21、該觸碰判斷裝置22和一輸出單元23。

較佳地，輸入單元11具有一按鍵P和一感應電容C，是以印刷電路板(printed circuit board)的銅箔導體做為感測，可為實銅或網銅。但其他態樣也可採用氧化銦錫(ITO)技術實現電容感應，如手機的多媒體按鍵，但不以上述為限。又，感應電容C大小的影響因素包括整體觸控板1對按鍵P的寄生電容效應、按鍵P受到的外力，以及觸控板1所處環境。因此，當觸控板1上電而未有外力或環境干擾介入時，感應電容C即存在非零值，所以感測資料初始值非零，下文稱此初始值為一個穩態值。

整體來說，觸控板1中，感應器12根據感應電容C大小得到一感測資料，然後透過傳輸介面13傳送出去。信號處理器2藉由傳輸介面21接收感測資料，並藉由觸碰判斷裝置22判斷感測資料以瞭解按鍵P受觸碰情形，且藉由輸出單元23呈現判斷結果。

其中，感應器12具有一充電轉換器(Charge Transfer)14和一計數器15。充電轉換器14實施態樣可參考圖5，其使用電源信號VDD對感應電容C進行充放電，以輸出一個具有多個脈衝的比較信號。計數器15則使用一時脈信號來計數該比較信號的兩相鄰脈衝間隔，來當作關於感應電容C的感測資料，更明確地感測資料是指「比較信號的兩相鄰脈衝間隔」涵蓋「時脈信號的多少個脈衝」。

而輸出單元23的呈現方式，例如：若判斷出按鍵P被 觸碰，做為輸出單元23的七段顯示器會發出匹配感測資料的光，又例如：若判斷出按鍵P被觸碰，做為輸出單元23的揚聲器會發出一嗶聲。

較特別的是，鑒於習知技術常因觸控板1所處環境造成錯誤的觸碰判斷，觸碰判斷裝置22特別執行本發明觸碰判斷方法之第一較佳實施例，以提升判斷準確度。圖4的觸碰判斷裝置22具有一判斷單元24和一修正單元25，會每隔一段取樣時間分析感測資料，主要步驟內容包括如圖6的以下流程。

步驟71：判斷單元24判斷目前取樣時間點的感測資料是否≧修正門檻，其中修正門檻>穩態值。若是，繼續步驟72；若否，代表目前感測資料介於修正門檻和穩態值間，所以判定按鍵P未被觸碰並跳到步驟73。

步驟72：判斷單元24判斷目前取樣時間點的感測資料是否≧觸碰門檻，其中觸碰門檻>修正門檻。若是，判定按鍵P被觸碰並跳到步驟74，否則判定按鍵P未被觸碰且跳到步驟74。

步驟73：修正單元25使用穩態值修正感測資料，使趨近於穩態值。

步驟74：判斷單元24在距離前一取樣時間點已達一段取樣時間，使流程回到步驟71。

較佳地，本例的穩態值=0，修正門檻=360，觸碰門檻=1600，但其他應用不以此為限。實作上，當按鍵P被實際觸碰，而使感測資料=Ds，那麼觸碰門檻會設定=Ds×0.8， 且修正門檻會設定=Ds×G，其中0.1<增益G<0.5。此外，修正單元25是根據目前感測資料和穩態值來修正感測資料，即修正後感測資料=A ×目前感測資料+B ×穩態值，較佳地第一參數A=(3/5)且第二參數B=(2/5)，此兩個參數與按鍵P材質(如實銅或網銅)相關。

以下舉兩個範例進行說明，其中穩態值=0，修正門檻=360，觸碰門檻=1600。

參閱圖7，在沒有環境干擾的情況下，感測資料只有在外力按壓按鍵P(即時間t=1~3)時才呈現值=2000，其他時候保持值=0。因此，本實施例的觸碰判斷裝置22會判斷按鍵P於時間t=1~3被觸碰。

參閱圖8，在存有環境干擾的情況下，感測資料在時間t=1~8受環境干擾提升到1500，因為1500介於修正門檻和觸碰門檻間，所以感測資料沒有被修正。感測資料於時間t=5~6更因為外力按壓按鍵P提高至2000，所以本實施例的觸碰判斷裝置22能正確地判斷按鍵P是否被觸碰。

又，觸碰判斷裝置22也能執行本發明觸碰判斷方法之第二較佳實施例，達到提升判斷準確度的目的，如圖9。

步驟81：判斷單元24判斷目前取樣時間點的感測資料是否≧觸碰門檻。若是，判定按鍵P被觸碰且跳到步驟84。若否，判定按鍵P未被觸碰且繼續步驟82。

步驟82：判斷單元24判斷目前取樣時間點的感測資料是否≧修正門檻。若是，流程跳到步驟84；若否，代表目前感測資料介於修正門檻和穩態值間，繼續步驟83。

步驟83：修正單元25使用穩態值修正感測資料，使趨近於穩態值。

步驟84：判斷單元24在距離前一取樣時間點已達一段取樣時間，使流程回到步驟81。

綜上所述，前述較佳實施例中，修正單元25僅在感測資料<修正門檻時才進行修正，所以即使存在環境干擾而使修正門檻≦感測資料<觸碰門檻，判斷單元24仍可準確判斷按鍵P觸碰情形，不像習知技術容易因為下修感測資料導致誤判，故確實能達成本發明之目的。

特別說明的是，圖4的感應器12和傳輸介面13可整合於一觸控晶片10中，且觸控板1的傳輸介面13與信號處理器2的傳輸介面21為飛利浦公司提出的I² C(Inter-Integrated Circuit，積體電路間)介面，但其他應用不以此為限。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧觸控系統

1‧‧‧觸控板

11‧‧‧輸入單元

12‧‧‧感應器

13‧‧‧傳輸介面

14‧‧‧充電轉換器

15‧‧‧計數器

2‧‧‧信號處理器

21‧‧‧傳輸介面

22‧‧‧觸碰判斷裝置

23‧‧‧輸出單元

24‧‧‧判斷單元

25‧‧‧修正單元

71~74‧‧‧步驟

81~84‧‧‧步驟

C‧‧‧感應電容

C_r ‧‧‧電容

CMP‧‧‧比較器

LF‧‧‧低通濾波器

P‧‧‧按鍵

R_ext ‧‧‧電阻

S0~S3‧‧‧開關

圖1是一時序圖，說明沒有環境干擾時的感測資料變化；圖2是一時序圖，說明有環境干擾時的感測資料變化；圖3是一時序圖，說明有環境干擾時的感測資料變化 ；圖4是一方塊圖，說明本較佳實施例的觸控系統；圖5是一電路圖，說明充電轉換器的實施態樣；圖6是一流程圖，說明觸碰判斷方法的第一較佳實施例；圖7是一時序圖，說明沒有環境干擾時的感測資料變化；圖8是一時序圖，說明有環境干擾時的感測資料變化；及圖9是一流程圖，說明觸碰判斷方法的第二較佳實施例。

100‧‧‧觸控系統

1‧‧‧觸控板

11‧‧‧輸入單元

12‧‧‧感應器

13‧‧‧傳輸介面

14‧‧‧充電轉換器

15‧‧‧計數器

2‧‧‧信號處理器

21‧‧‧傳輸介面

22‧‧‧觸碰判斷裝置

23‧‧‧輸出單元

24‧‧‧判斷單元

25‧‧‧修正單元

P‧‧‧按鍵

C‧‧‧感應電容

Claims (8)

1. 一種觸碰判斷方法，適用於判斷設置於一觸控板上的一個按鍵是否被觸控，包含以下步驟：(A)每隔一段時間分析關於該按鍵的一感測資料；(B)當目前時間的該感測資料≧一觸碰門檻間，判斷該按鍵被觸碰；及(C)當目前時間的該感測資料<該觸碰門檻間，判斷該按鍵未被觸碰，且在該感測資料介於該觸碰門檻和一修正門檻間時不修正該感測資料，在該感測資料介於該修正門檻和一穩態值間時修正該感測資料，使趨近於該穩態值；其中，該觸碰門檻>該修正門檻>該穩態值，而該穩態值是該按鍵於該觸控板剛上電且未被觸碰時的感測資料。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之觸碰判斷方法，其中，步驟(C)是根據下式而使用目前時間的該感測資料和該穩態值來進行修正；修正後感測資料=A ×目前感測資料+B ×穩態值；其中，一第一參數A和一第二參數B皆相關於該按鍵材質。
3. 一種觸碰判斷裝置，適用於判斷設置於一觸控板上的一個觸控按鍵是否被觸控，包括：一判斷單元，每隔一段時間分析關於該按鍵的一感測資料，當目前時間的該感測資料≧一觸碰門檻間，判 斷該按鍵被觸碰，當目前時間的該感測資料<該觸碰門檻間，判斷該按鍵未被觸碰；及一修正單元，當該判斷單元判斷該按鍵未被觸碰，在該感測資料介於該觸碰門檻和一修正門檻間時不修正該感測資料，在該感測資料介於該修正門檻和一穩態值間時修正該感測資料，使趨近於該穩態值；其中，該觸碰門檻>該修正門檻>該穩態值，而該穩態值是該按鍵於該觸控板剛上電且未被觸碰時的感測資料。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之觸碰判斷裝置，其中，該修正單元是根據下式而使用目前時間的該感測資料和該穩態值來進行修正；修正後感測資料=A ×目前感測資料+B ×穩態值；其中，一第一參數A和一第二參數B皆相關於該按鍵材質。
5. 一種信號處理器，適用於耦接一個設置有一個按鍵的觸控板，包含：一傳輸介面，用以接收該觸控板傳來的一感測資料，其中該感測資料相關於該按鍵的一感應電容大小；一判斷單元，每隔一段時間分析該感測資料，當目前時間的該感測資料≧一觸碰門檻間，判斷該按鍵被觸碰，當目前時間的該感測資料<該觸碰門檻間，判斷該按鍵未被觸碰；及一修正單元，當該判斷單元判斷該按鍵未被觸碰， 在該感測資料介於該觸碰門檻和一修正門檻間時不修正該感測資料，在該感測資料介於該修正門檻和一穩態值間時修正該感測資料，使趨近於該穩態值；其中，該觸碰門檻>該修正門檻>該穩態值，而該穩態值是該按鍵於該觸控板剛上電且未被觸碰時的感測資料。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之信號處理器，其中，該修正單元是根據下式而使用目前時間的該感測資料和該穩態值來進行修正；修正後感測資料=A ×目前感測資料+B ×穩態值；其中，一第一參數A和一第二參數B皆相關於該按鍵材質。
7. 依據申請專利範圍第5項所述之信號處理器，其中，該傳輸介面是I² C(Inter-Integrated Circuit，積體電路間)介面。
8. 依據申請專利範圍第5項所述之信號處理器，更包含：一輸出單元，當該判斷單元判斷該按鍵被觸碰，該輸出單元發出匹配於該感測資料的光。