TWI740701B

TWI740701B - 觸控事件的判斷方法

Info

Publication number: TWI740701B
Application number: TW109138323A
Authority: TW
Inventors: 魏福呈; 廖致霖
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2021-09-21
Also published as: TW202217533A; CN112306306A

Abstract

一種觸控事件的判斷方法，包括通過一超音波感測器感測一觸控事件，並擷取一訊號回饋值，訊號回饋值具有一基準值；比較訊號回饋值與基準值，以根據比較結果決定基準值的一更新機制；其中該更新機制包括：判斷當訊號回饋值大於基準值時，觸發一計數器開始計數並記錄計數次數；當計數次數超過預設次數時，停止更新基準值。否則，持續更新基準值。若訊號回饋值並未超過基準值，則將計數器歸零，直接更新基準值。最後，根據訊號回饋值與基準值間的差值與一預設臨界值進行比較，以判斷觸控事件是否有效。通過本發明，可達到精確的觸控判斷結果。

Description

觸控事件的判斷方法

本發明係有關於一種觸控事件的判斷方法，特別是一種適於超音波感測器，並可動態地根據其訊號回饋值與基準值的比較結果，來決定基準值是否進行更新之觸控事件的判斷方法。

一般而言，感測器是一種能感受外在訊號的變化並按照一定規律轉換成可用輸出訊號的器件或裝置，通常包括有敏感元件與轉換元件等組成。舉例來說，觸控感測器可以接收觸頭（包括使用者之手指或者膠筆等）輸入訊號的刺激，並利用感測元件感知其壓力、熱能或紅外線的改變，以作出反應的輸出訊號。若舉電容式觸控為例，其結構主要由一片雙面鍍有透明導電薄膜的基材所構成，並在上電極上方覆蓋二氧化矽介電層，以上電極為感測用電極，操作使用時須對其施加電壓，以形成均勻電場，當手指由上方碰觸面板時，上透明電極與手指間產生足夠大的耦合電容，透過電容值的變化，從所產生的誘導電流來檢測其觸控點座標。不過，由於表面電容式觸控原則上無法偵測到多點觸控的事件，且準確率未達預期的良好，因此，取而代之的是，便有「超音波式觸控」技術的與之興起。

大抵而言，超音波式觸控技術已越發成熟且廣為應用，在應用於超音波式的觸控面板時，其係透過以單點發射超音波的方式，藉由計算其接收訊號的回饋值可以標定觸控點的座標。其原理在於，基於接觸指標物會吸收原始發射的超音波訊號造成訊號衰減，因此在接收端接收到的訊號已與未動作時不同，請配合參閱第1A圖與第1B圖所示，第1A圖係為超音波訊號發送端的訊號，第1B圖係為其訊號接收端的訊號，由該二個圖示比較可看出訊號振幅的縮小，之後，通過控制器及其韌體比對觸控前與觸控後的訊號衰減量，便可經計算後得出觸控點的精確位置。

更進一步而言，超音波數位轉換值UDC（ultrasonic digital converter）係為一種將超音波類比電壓訊號經一類比數位轉換器轉換後所產生並輸出的數位值，可供後端處理器讀取並計算所用。請參閱第2圖所示，其係為一觸控事件（使用者之手指）發生前、及發生後其UDC數位值的變化示意圖。其中，如第2圖所示，可以明顯看出：在A1時間點時，觸控事件係被觸發，而在A2時間點時，觸控事件係被移除。當發生觸碰時，超音波感測器的UDC數位值會相對未發生觸碰時向下減少，以至超過軟體所設定的基準值時，則軟體觸發下一級電路作出反應。

然而，以觸控韌體的常態來說，UDC的值會具有一個基準值（Baseline），以利用該基準值作為判斷是否為一觸控事件的發生。該基準值會在定義的範圍內每個幀（frame）進行定值更新，然而，一個觸控事件將會使UDC的變化量在一定的幀內超過韌體所設定的觸發事件閾值而觸發系統面的行為。不過，若是UDC的變化量非常的微小或者是緩慢地增加，像是受到溫度、濕度和接觸面積的大小的影響，那麼，在這樣的情況之下都將會使UDC該微小的變化量被融合到基準值的更新機制內，而導致觸控事件誤判，或使用者體驗上產生觸控不靈敏的狀況。請參見第3圖所示，其係說明了一個正常觸控與異常觸控的狀況。如圖所示，UDC的值係以實線所示，虛線所示則係為UDC的基準值。當ΔUDC= |UDC(current)-baseline| ，其中baseline為某個幀當下所對應的UDC基準值，UDC(current)為其對應之UDC數位值，當此ΔUDC大於韌體所設定的觸發事件閾值（finger EvtTH），則系統判定為一正常的觸控事件，如N1區間所示，並會自A3時間點判定觸發觸控事件，同時停止基準值的更新。然而，值得注意的是，如在N2區間內所示，當一使用者的手指或一觸頭是緩慢靠近且其接觸面積係逐漸加大，導致UDC的數值是持續增加的，此時該UDC的變化量（ΔUDC）便顯得非常的微小或者是呈現緩慢地增加，那麼在此情況下，該UDC極微小的變化量都有可能會被融合到原本基準值的更新機制內，而產生觸控事件誤判或不靈敏的結果，也就是N3區間所代表的異常觸控：ΔUDC過小導致系統韌體無法辨識的問題。

有鑒於此，本發明人係有感於上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計新穎且有效改善上述缺失之本發明，其係揭露一種觸控事件的判斷方法，其具體之架構及實施方式將詳述於下。

為解決習知技術存在的問題，本發明之一目的係在於提供一種觸控事件的判斷方法，其係針對現行的觸控判斷方法作一改良，相較於習知技術，此一創新之觸控事件的判斷方法係有助於提供較準確且精密的觸控判斷結果。

本發明之又一目的係在於提供一種觸控事件的判斷方法，其係藉由採用UDC變化值作為UDC基準值是否進行更新的判斷機制，藉此限制UDC基準值的更新機制，如此一來，可有效解決先前技術中無法辨識微小的UDC變化值導致觸控不靈敏及系統誤判等缺失。

本發明之再一目的係在於提供一種觸控事件的判斷方法，利用此種判斷方法，即便使用者的手指或觸頭是緩慢的靠近觸發點，則仍可通過本發明所揭露的判斷方法成功辨識出該觸控事件，並回報為有效觸控，當廣泛應用於觸控產品及其領域時，確信可增進其產業效益與產業應用性。

鑒於以上，本發明係揭露一種觸控事件的判斷方法，其係包括以下步驟：

(1):通過一超音波感測器感測一觸控事件，並自該超音波感測器擷取一訊號回饋值，其中，所述的訊號回饋值係具有一基準值；

(2):將所述的訊號回饋值與基準值進行比較，以根據比較結果決定該基準值是否進行更新；以及

(3):所述的訊號回饋值與基準值之間係具有一差值，根據該差值與一預設臨界值進行比較，以判斷該觸控事件是否有效。

根據本發明實施例所揭露的判斷方法，其係適於所述的超音波感測器，該超音波感測器係電性耦接於一微處理器，使該觸控事件的判斷方法係由所述的微處理器執行。

在一實施例中，超音波感測器係包含一訊號發送單元、一訊號接收單元以及一訊號集成芯片，其中，訊號發送單元與訊號接收單元係電性耦接於該觸控事件的一觸發點，訊號發送單元係發送一原始訊號，該原始訊號係因該觸控事件產生衰減，使訊號接收單元輸出所述的訊號回饋值，以供訊號集成芯片傳輸至該微處理器進行處理。

其中，所使用的訊號回饋值，較佳地係可為一UDC數位訊號。

更進一步而言，根據本發明之一實施例，其中，在根據訊號回饋值與基準值的比較結果決定基準值是否進行更新的步驟之前，更包括：

(2a):判斷當該訊號回饋值大於該基準值時，觸發一計數器開始計數並記錄計數次數；以及

(2b-1):當該計數次數超過一預設次數時，該基準值係停止進行更新。其中，所述的預設次數係可由使用者預先設定並儲存於微處理器中，惟本發明並不以為限。

(2b-2):否則，當該計數器的計數次數並未超過所述的預設次數時，則該基準值係持續進行更新。

另一方面而言，根據本發明之實施例，其中，在根據訊號回饋值與基準值的比較結果決定基準值是否進行更新的步驟之前，更包括：

(2c): 判斷當該訊號回饋值小於或等於該基準值時，將該計數器歸零，並直接進行該基準值的更新機制。

之後，本發明續再根據訊號回饋值與基準值之間的差值與預設臨界值進行比較，以判斷觸控事件是否有效的步驟中，使用者同樣可預先設定好所述的預設臨界值並將其儲存於微處理器中，以供演算法判斷之用，惟本發明並不以為限。緣此，當訊號回饋值與基準值之間的差值係超過所設定好的預設臨界值時，則系統回報該觸控事件係被判斷為一有效觸控。否則，若訊號回饋值與基準值之間的差值係小於或等於該預設臨界值時，該觸控事件係被決定為一無效觸控，通過此演算法係再次經由超音波感測器重新擷取下一個訊號回饋值，以重啟上述流程。

藉由此設計，本發明所揭露之觸控事件的判斷方法，自然可利用訊號回饋值與基準值之間差值的變化，作為判斷其基準值是否進行更新的判斷機制，相較於現有技藝僅能使用未經處理的基準值作為判斷是否觸發的標準，本發明可動態地根據訊號回饋值與基準值之間差值的變化，來決定基準值的更新機制，在使用者的手指或觸頭是緩慢的靠近觸發點，抑或是訊號回饋值與基準值之間差值過小的情況下，皆可達到精確的觸控判斷結果，有效改善現有技術所存在之諸多缺失。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以上有關於本發明的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

為了有效解決先前技術所提，由於UDC極微小的變化量都有可能會被融合到原本基準值的更新機制內，導致系統韌體無法辨識，而產生觸控事件誤判或不靈敏的異常觸控結果；本發明遂針對此等缺失提出一種較佳的改良設計，其係為一種觸控事件的判斷方法。其中，為了能更佳地理解本發明所述之技術內容，請一併參閱第4至6圖所示，其中，第4圖係為執行本發明所公開之判斷方法的一具體架構示意圖，第5圖及第6圖係為根據本發明實施例所述之判斷方法的步驟流程圖，以下本發明將據此進行詳細之說明如後。

根據本發明之實施例，其中，超音波感測器10係電性耦接於一微處理器20，並且，超音波感測器10係包含一訊號發送單元102、一訊號接收單元104以及一訊號集成芯片106。其中，訊號發送單元102與訊號接收單元104係電性耦接於一觸控事件的觸發點12，該觸控事件例如可以為使用者之手指、膠筆或其他可觸發訊號的觸頭等等，但不以此等為限。訊號發送單元102係發送一原始訊號，該原始訊號係因上述所言的觸控事件而產生衰減，之後，訊號接收單元104係接收衰減後的訊號，並輸出一訊號回饋值，以供訊號集成芯片106傳輸至微處理器20進行處理。本發明所公開之觸控事件的判斷方法，其係由該微處理器20所執行，以在判斷完成後進一步觸發系統層級30進行反應。

以下，我們將針對本發明觸控事件的判斷方法進行更詳盡的說明，請配合參閱第5圖所示之流程圖，本判斷方法首先執行步驟S501，其係通過第4圖中的超音波感測器10感測一觸控事件，並擷取其訊號回饋值。根據本發明之實施例，其中所取得的訊號回饋值係定義為一UDC數位訊號，詳細而言，其係為一超音波類比電壓訊號經由類比數位轉換器轉換後所產生並輸出的數位值。此UDC數位訊號係具有一基準值。

之後，執行步驟S503，將該訊號回饋值(UDC)與其基準值(baseline value)進行比較，以根據比較結果決定基準值的更新機制。由於在現有技藝中，皆是直接使用未經過處理的基準值作為判斷是否觸發的標準，由此也產生了如前所述相當多的問題；有鑒於此，本發明所揭露的判斷方法之核心，乃是可動態地根據訊號回饋值與基準值的比較結果來決定基準值的更新機制，也就是在此步驟503中，可動態地根據訊號回饋值與基準值的比較結果，來決定基準值是否進行更新。

最後，再執行步驟S505：依據該訊號回饋值與基準值之間的差值(△UDC)和一預設臨界值(finger EvtTH)進行比較，以判斷該觸控事件是否有效。其中，所述的差值△UDC係取為該訊號回饋值(UDC)與基準值(baseline value)間差值的絕對值，△UDC=|UDC-(baseline value)|。根據本發明之實施例，該預設臨界值係可預先設定並儲存於微處理器20中。當△UDC大於該預設臨界值，該觸控事件係被決定為一有效觸控。否則，若當△UDC小於或等於該預設臨界值時，則該觸控事件係被決定為一無效觸控，並再次回到步驟S501，以重新擷取下一個該訊號回饋值。

以下，本發明續更進一步地針對步驟S503中所述：如何動態地根據訊號回饋值與基準值的比較結果，來決定基準值的更新機制，提供詳細說明，其係請配合參閱第6圖所公開之步驟所示。

其中，步驟S601至步驟S603係如前述第5圖中的步驟S501，主要係在於從超音波感測器擷取到訊號回饋值(UDC)，且該UDC數位訊號係有一基準值。之後，進入步驟S605，比較該訊號回饋值與其基準值，當訊號回饋值大於該基準值時，執行步驟S607：觸發一計數器開始計數，同時記錄其計數次數。其中，計數器的計算單位為幀，因此計數器係會根據每一個幀計算一次計數器，並且設定一區間去記錄其計數次數。根據本發明之一實施例，則在此步驟S607中，該計數器係開始累加。之後，在步驟S609中，判斷計數器的計數次數是否超過一系統的預設次數，其中，所述的預設次數係可由使用者預先設定並儲存於第4圖所示的微處理器20中，但本發明並不以為限。換言之，系統使用者或軟體的開發者可根據實際產品的需求而自行設計之，惟在不脫離本發明之發明精神下，仍應隸屬於本發明之發明範疇。

根據本發明之實施例，其中，當計數器的計數次數超過所述的預設次數時，執行步驟S611：停止更新基準值。否則，當計數器的計數次數小於或等於該預設次數時，則執行步驟S615：進行更新該基準值。

另一方面而言，若在步驟S605中，比較訊號回饋值與該基準值，當訊號回饋值小於或等於該基準值時，則改由執行步驟S613：將該計數器歸零，並接著執行步驟S615，直接進行該基準值的更新機制。

隨後，在決定完基準值的更新機制之後，本判斷方法係接著進行後續的步驟S621、S623、S625。其中，該些步驟S621至S625係對應前述第5圖的步驟S505，首先，根據該訊號回饋值與其基準值決定二者間的一差值(△UDC)，如步驟S621所示。之後，在步驟S623中，判斷該差值是否超過系統之一預設臨界值，若是，則執行步驟S625，將該觸控事件回報為一有效觸控。否則，若該差值係小於或等於預設臨界值，則回到步驟S603，以再次重新擷取下一個訊號回饋值並重複所述流程。

因此，鑒於本發明所公開的技術方案，基於一個未觸摸的UDC變化值可視為一種交互增加與減少的變化，本發明便可利用此特性作為本判斷方法韌體流程裡的一個判斷機制，偵測在特定的幀範圍內，變化值是否總是增加，則限制其UDC基準值的更新機制。請參見第7圖所示，其係為應用本發明所公開之判斷方法所得到之一較佳結果示意圖，如圖所示，UDC數位值係以實線所示，虛線所示則係為該UDC數位值之基準值。可以看出，在N4區間內，韌體演算法係偵測到持續緩慢增長的△UDC，因此控制UDC基準線停止更新。之後，再隨著每一個幀範圍的推進，逐漸帶出UDC的變化值，使△UDC大於韌體所設定的一預設臨界值，藉此便可精準且正確地辨識觸控事件。

鑒於以上所述，可明顯觀之，相較於習知技術，本發明所揭露之新穎的觸控事件的判斷方法係可有效解決先前技術中常發生觸控事件誤判，或使用者體驗上產生觸控不靈敏的問題。根據本發明所教示之技術方案，其係藉由本發明所揭露的判斷方法，可動態地根據訊號回饋值與基準值的比較結果來決定基準值的更新機制，相較於先前技藝僅能直接使用未經過處理的基準值作為判斷是否觸發的標準，本發明所公開的判斷方法係可更準確且精密地判斷一觸控事件是否為有效觸控，阻絕了習知常有的缺失，實現本發明較優化之發明功效。

值得說明的是，根據本發明所教示之技術方案，本領域具通常知識者當可在其實際實施層面上自行變化其設計，而皆屬於本發明之發明範圍。本發明在前述段落中所列舉出之數個示性例，其目的是為了善加解釋本發明主要之技術特徵，而使本領域人員可理解並據以實施之，唯本發明當不以該些示性例為限。

除此之外，根據本發明所揭露之觸控事件的判斷方法，亦可廣泛兼用於智能開關或觸碰的智能檯燈等觸控產品上，皆可應用本發明，唯本發明所能應用之範疇亦不以此為限。

綜上所述，根據本發明所揭露之技術方案，確實具有極佳之產業利用性及競爭力。顯見本發明所揭露之技術特徵、方法手段與達成之功效係顯著地不同於現行方案，實非為熟悉該項技術者能輕易完成者，故應具備有專利要件。

10:超音波感測器

12:觸發點

20:微處理器

30:系統層級

102:訊號發送單元

104:訊號接收單元

106:訊號集成芯片

A1,A2,A3:時間點

N1,N2,N3,N4:區間

S501,S503,S505:步驟

S601,S603,S605,S607,S609,S611,S613,S615,S621,S623,S625:步驟

第1A圖係為先前技術一超音波訊號發送端的訊號示意圖。第1B圖係為先前技術一超音波訊號接收端的訊號示意圖。第2圖係為一觸控事件發生前及發生後其UDC數位值的變化示意圖。第3圖係公開一正常觸控與一ΔUDC過小導致系統韌體無法辨識的異常觸控的示意圖。第4圖係為執行本發明所公開之觸控事件的判斷方法的一具體架構示意圖。第5圖係為根據本發明實施例之觸控事件的判斷方法之流程示意圖。第6圖係為根據本發明實施例之觸控事件的判斷方法之詳細步驟示意圖。第7圖係為應用根據本發明實施例之觸控事件的判斷方法之一較佳結果示意圖。

S601,S603,S605,S607,S609,S611,S613,S615,S621,S623,S625:步驟

Claims

一種觸控事件的判斷方法，適於一超音波感測器，其係電性耦接於一微處理器，使該觸控事件的判斷方法係由該微處理器執行，該判斷方法包括：通過該超音波感測器感測一觸控事件，並擷取一訊號回饋值，該訊號回饋值係具有一基準值；比較該訊號回饋值與該基準值，以根據比較結果決定該基準值是否進行更新；以及該訊號回饋值與該基準值之間係具有一差值，根據該差值與一預設臨界值進行比較，以判斷該觸控事件是否有效。
如請求項1所述之判斷方法，其中，當該差值大於該預設臨界值，該觸控事件係被決定為一有效觸控。
如請求項1所述之判斷方法，其中，當該差值小於或等於該預設臨界值，該觸控事件係被決定為一無效觸控，並再次重新擷取下一個該訊號回饋值。
如請求項1所述之判斷方法，其中，在根據該訊號回饋值與該基準值的比較結果決定該基準值是否進行更新的步驟之前，更包括：判斷當該訊號回饋值大於該基準值時，觸發一計數器開始計數並記錄計數次數；以及當該計數次數超過一預設次數時，該基準值係停止進行更新。
如請求項4所述之判斷方法，更包括：當該計數次數並未超過該預設次數時，該基準值係持續進行更新。
如請求項4所述之判斷方法，其中，在根據該訊號回饋值與該基準值的比較結果決定該基準值是否進行更新的步驟之前，更包括：判斷當該訊號回饋值小於或等於該基準值時，將該計數器歸零，並直接進行該基準值的更新機制。
如請求項1所述之判斷方法，其中，該超音波感測器係包含一訊號發送單元、一訊號接收單元以及一訊號集成芯片，該訊號發送單元與該訊號接收單元係電性耦接於該觸控事件的一觸發點，該訊號發送單元係發送一原始訊號，該原始訊號係因該觸控事件產生衰減，使該訊號接收單元輸出該訊號回饋值，以供該訊號集成芯片傳輸至該微處理器進行處理。
如請求項1所述之判斷方法，其中，該訊號回饋值係為一UDC數位訊號。
如請求項1所述之判斷方法，其中，該預設臨界值係預先設定並儲存於該微處理器中。
如請求項4所述之判斷方法，其中，該預設次數係預先設定並儲存於該微處理器中。