CN108733246A - 生理检测装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种坐标检测装置，包含压力检测装置以及处理器。所述压力检测装置包含阵列排列的多个压力传感器。每一个压力传感器用于输出代表压力值的压力信号。所述处理器接收所述压力传感器的所述压力信号并据以计算触控位置。

Description

生理检测装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种互动系统，特别涉及一种根据阵列排列的多个压力传感器的压力检测结果判断至少一个触控坐标的坐标检测装置及坐标检测方法。
背景技术
触控面板因为可允许使用者直觉地进行操作，因而已广泛地应用于各式电子装置，例如个人计算机、工作站、平板计算机、智能型手机和个人数字助理等。然而，随着电子装置可使用功能的持续扩张，仅能检测触控位置的触控面板逐渐不符需求。
美国专利第9,377,888 B2号专利提出一种输入设备，其用于检测多个手指各别提供的压力值。所述输入设备包含电容感测装置、多个压力感测装置以及处理系统。所述电容感测装置用于检测多个手指各别的位置信息。所述压力感测装置分散于感测表面的边缘附近，且每一个所述压力感测装置输出压力量测值(measure of force)。所述处理系统则根据所检测的所述手指的位置信息及所述压力量测值，利用矩阵运算来求出相对每一个所述手指的提供压力值。
在所述美国专利中，所述电容感测装置与所述压力感测装置的运作是彼此独立的。亦即，所述电容感测装置与所述压力感测装置各自分别检测出位置信息及压力量测值，再透过数值运算将所述压力量测值相关联于所述位置信息。
本发明说明提出一种仅使用压力检测信息计算位置信息或先利用压力检测信息决定粗略位置(rough position)信息后再利用触控面板决定细微位置(fine position)信息的坐标检测装置及坐标检测方法。
发明内容
本发明说明的目的在于提供一种仅使用压力检测信息计算位置信息的坐标检测装置及坐标检测方法，其无需使用电容式、电感式、电阻式、光学式或表面声波式触控面板。
本发明说明的另一目的在于提供一种先利用压力检测信息决定粗略位置信息再利用触控面板决定细微位置信息的坐标检测装置及坐标检测方法；其中，当所述粗略位置信息决定后，仅开启所述触控面板的部分传感区域而维持其他部分关闭，以降低整体耗能。
本发明说明提供一种坐标检测装置用于检测至少一个对象在其触控面的至少一个触控位置。所述坐标检测装置包含压力检测装置以及处理器。所述压力检测装置包含多个压力传感器排列于所述触控面下方，当所述至少一个对象以外力按压于所述触控面上时，每一个所述压力传感器用于相对所述外力输出压力信号。所述处理器电性连接所述压力传感器，并用于根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域内的所述压力传感器的所述压力信号分别计算相对每一个对象的触控位置。
本发明说明还提供一种坐标检测装置用于检测至少一个对象在其触控面的至少一个触控位置。所述坐标检测装置包含压力检测装置、处理器以及触控面板。所述压力检测装置包含多个压力传感器排列于所述触控面下方，当所述至少一个对象以外力按压于所述触控面上时，每一个所述压力传感器用于相对所述外力输出压力信号。所述处理器电性连接所述压力传感器，并用于根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域输出区域控制信号。所述触控面板包含多个接触检测单元位于所述触控面下方，用于根据所述区域控制信号仅开启所述多个接触检测单元中相对所述至少一个对象区域内的接触检测单元以检测至少一个精细位置，并关闭所述多个接触检测单元中相对所述对象区域以外的接触检测单元。
本发明说明还提供一种坐标检测装置的坐标检测方法。所述坐标检测装置包含触控面、排列于所述触控面下方的多个压力传感器以及处理器。所述运作方法包含：当至少一个对象以外力按压于所述触控面上时，以所述压力传感器分别输出压力信号，其中，所述压力信号与所述外力的值呈正向相关；以及以所述处理器根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域内的所述压力传感器的所述压力信号计算相对每一个所述对象的触控位置。
本发明说明的坐标检测装置及坐标检测方法还可根据所述压力信号计算出相对每一个对象的提供压力值；其中，所述压力信号例如可为代表压力值的电压值、电流值、电压函数或电流函数。
附图说明
图1示出本发明说明第一实施例的坐标检测装置的方块图。
图2示出本发明说明实施例的压力检测装置的剖示图。
图3示出本发明说明实施例的压力检测的操作示意图。
图4A示出根据图3的单点触控中压力传感器的输出压力值与单一门坎值的示意图。
图4B示出根据图3沿4B-4B’线的多点触控中压力传感器的输出压力值与两门坎值的示意图。
图5示出本发明说明第二实施例的坐标检测装置的方块图。
图6示出本发明说明第二实施例的坐标检测装置的运作示意图。
图7示出本发明说明实施例的坐标检测装置的坐标检测方法的流程图。
附图标记说明
1 坐标检测装置
11 压力检测装置
112 显示器模块
1121 触控面
1123 压力传感器
114 处理器
116 内存
118 信号传输线
13 电子装置
15 信号传输线
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显，下文将配合附图作详细说明。在本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先说明。
请参照图1所示，其为本发明说明第一实施例的坐标检测装置1的方块图。所述坐标检测装置1例如是可携式电子系统或固定的电子系统，例如，但不限于，智能型手机、个人计算机、个人数字助理、平板计算机、工作站、行车中控系统、智能家电装置等人机互动装置。
所述坐标检测装置1包含压力检测装置11及电子装置13，其透过信号传输线15彼此电性连接并相互传送信息(例如检测信息及控制信号等)；其中，所述信号传输线15例如为总线或信号线，且所述压力检测装置11及所述电子装置13均包含通讯接口以进行数据交换。所述压力检测装置11及所述电子装置13例如形成单一装置或形成彼此分离但电性耦接的两部分。
所述压力检测装置11包含显示器模块112、处理器114以及内存116；其中，所述显示器模块112与所述处理器114透过信号传输线118彼此电信连接并相互传送信息(例如检测信息、显示信息及控制信号等)。例如，所述处理器114用于控制所述显示器模块112所显示的图像并接收来自所述显示器模块112所检测的压力信号P(i,j)；其中，所述压力信号P(i,j)可以是电压信号或电流信号，其与施加的外力(举例说明于后)呈正向相关。例如，当所述外力增加时，所述压力信号P(i,j)的值可线性或非线性的增加；当所述外力减小时，所述压力信号P(i,j)的值可线性或非线性的降低。
所述显示器模块112包含触控面1121以及多个压力传感器1123排列于所述触控面1121下方(例如图中显示所述压力传感器1123是阵列地排列，但并不以此为限)；某些实施例中，所述触控面1121与所述显示器模块112的显示面相重叠，以令使用者能直觉地进行操作(例如点击、滑动等)。某些实施例中，所述触控面1121也可以与所述显示器模块112的所述显示面分别地(不彼此重叠)设置，具体可视其应用而定。所述显示器模块112还可包含其他按键用于供用户按压。
换句话说，虽然本实施例中是将所述触控面1121及所述压力传感器1123包含于所述显示器模块112内进行说明，但本发明说明并不限于此。其他实施例中，所述触控面1121及所述压力传感器1123可与所述显示器模块112分别地设置，以另形成压力感测模块。例如，坐标检测装置1可包含显示面用于显示图像，而另包含触控面1121供使用者操作。藉此，所述用户无需在所述显示面进行触控操作，而可在不遮蔽图像显示的前提下进行各种预设操作。
如图2所示，当至少一个对象9(例如手指或触控笔等导体)以外力按压于所述触控面1121上时，每一个所述压力传感器1123用于相对所述外力输出压力信号P(i,j)；其中，(i,j)表示阵列中的位置且i、j为正整数。一般而言，较靠近所述对象9的压力信号P(i,j)的数值相对较大而较远离所述对象9的压力信号P(i,j)的数值则逐渐降低，其降低的程度则视所述触控面1121的材质而定。所述压力信号P(i,j)透过所述信号传输线118被传输至所述处理器114进行后处理。所述压力信号P(i,j)可为模拟或数字信号，亦即所述显示器模块112(或压力感测模块)可包含或不包含模拟数字转换器(ADC)。当所述显示器模块112不包含所述模拟数字转换器时，所述显示器模块112输出的压力信号则为模拟原数据(analograw data)。此时，所述处理器114可包含模拟数字转换器进行模拟数字转换。
例如，所述压力传感器1123在扫描周期(scan period)内逐一输出所述压力信号P(i,j)，例如透过在驱动电路(未绘示)与所述压力传感器1123之间设置多个开关组件或多路复用器并在读取电路(未绘示)与所述压力传感器1123之间亦设置多个开关组件或多路复用器，透过控制所述开关组件或多路复用器以控制所述压力传感器1123的信号驱动及信号读取，只有同时耦接至所述驱动电路及读取电路的压力传感器1123才能输出压力信号P(i,j)。换句话说，开关组件或多路复用器可决定压力传感器1123是否被开启。
本发明说明中，压力传感器1123可为压电式(piezoelectric)压力传感器、电容式压力传感器或电阻式压力传感器，并无特定限制。压力传感器1123所感测并输出的压力信号P(i,j)随外力的大小而呈线性或非线性的正向变化。
所述内存116例如包含非易失性存储装置(例如ROM或闪存)及易失性存储装置(例如RAM)。所述非易失性存储装置储存有坐标检测装置1运作时所需的预设数值(例如阈值)、算法及程序等。当所述坐标检测装置1开始运作时，部分程序可能从所述非易失性存储装置被载至所述易失性存储装置以开始运作。所述易失性存储装置还用于暂时储存来自所述显示器模块112的压力信号信息，以供所述处理器114运作时进行存取，藉以判断至少一个触控位置及相对应的压力值。
所述处理器114例如是中央处理器(CPU)、微处理器(MCU)、图形处理器(GPU)、特定用途集成电路(ASIC)等，其可以软件和/或硬件实现各功能运算，并电性连接所述内存116及所述压力传感器1123。例如，所述处理器114包含硬件编码和/或软件编码用于根据预设算法运算来自所述显示器模块112的压力信号数据及存取所述内存116，具体视其设计而定。所述处理器114用于根据所述压力信号P(i,j)判断至少一个对象9于触控面1121上的至少一个触控位置，例如单一触控位置或多点触控位置，并计算相对每一个触控位置的输出压力值(举例说明于后)，例如所述处理器114先根据所述压力信号P(i,j)判断至少一个对象9于所述触控面1121上的至少一个对象区域，再根据所述至少一个对象区域内的压力传感器1123的压力信号P(i,j)计算相对每一个对象9的触控位置。所述处理器114并根据所述单一触控位置或多点触控位置及其随时间的位置变化控制外部电子装置13。
必须说明的是，虽然图1显示所述处理器114包含于所述压力检测装置11内，例如将所述压力检测装置11经模块化后配置于壳体内并与所述电子装置13透过所述信号传输线15及电力线彼此连接，然而本发明说明非不限于此。其他实施例中，所述压力检测装置11及所述电子装置13例如各自拥有处理器或者所述处理器114是设置在所述电子装置13内，并无特定限制。更详言之，所述处理器114只要包含于所述坐标检测装置1内即可。
请参照图3所示，其为本发明说明实施例的压力检测的操作示意图。在判断单一触控位置Ts时，可采用各种方式。例如一种实施例中，所述处理器114根据所述压力信号P(i,j)中的最大值判断单一对象的单一触控位置Ts；其中，所述最大值优选大于预设阈值，以消除噪声。本实施例如适用于位置精确度要求较低的实施形式中，具有运算速度快的优点。另一实施例中，所述处理器114将所述压力信号P(i,j)中的最大值及其周围预设范围判断为单一对象区域，并利用所述单一对象区域内的各压力信号以内插(interpolation)计算相对所述对象的单一触控位置Ts；其中，所述预设范围例如可根据所述触控面1121的尺寸及分辨率和/或所述坐标检测装置1的检测灵敏度事先设定并储存于所述内存116中。
例如，在扫描周期内，所述压力传感器1123依序输出压力值P11～P45(其可为电压值或电流值)，所述处理器114可以软件和/或硬件的方式逐一比对所述压力值P11～P45。例如，在所述扫描期间中，可先将所有压力值P11～P45先储存于所述内存116中后，再算出所储存的压力值P11～P45中的最大值，并将所述最大值所对应的压力传感器1123的位置视为所述单一触控位置Ts；或者，如前所述，先决定所述单一对象区域后再计算所述单一触控位置Ts。
另一实施例中，在扫描期间中，所述处理器114逐一比对在时间上先后接收的两压力值(例如比较P11与P12、P12与P13、…、P43与P44、P44与P45)，并将较大压力值的信息(例如压力值及位置等)暂时储存于缓存器(register)中而不储存较小压力值的信息，当有出现新的较大值时则更新所述缓存器(例如包含于所述内存116或所述处理器114)中的储存信息，直到所述扫描期间结束。如此，同样可以得到最大压力值，并将所述最大压力值所对应压力传感器1123的位置视为所述单一触控位置Ts；或者，如前所述，先决定所述单一对象区域后再计算所述单一触控位置Ts。
另一实施例中，所述处理器114根据所述压力信号P(i,j)中(例如压力值P11～P45)大于第一阈值TH1的多个压力信号利用内插判断所述至少一个触控位置。例如，将所述压力信号中大于所述第一阈值TH1的多个压力信号的范围(相对所述触控面1121的范围)判断为至少一个对象区域，并利用所述至少一个对象区域内的压力信号以内插计算相对每一个对象的所述触控位置。
例如请参照图3及4A所示，当单一对象9按压于单一触控位置Ts时，例如仅位于所述单一触控位置Ts邻近的压力传感器的压力值P23、P24、P33、P34超过所述第一阈值TH1；如前所述，本实施例中所述处理器114可将所有压力信号P(i,j)先储存后再予以比较或仅储存大于所述第一阈值TH1的压力信号P(i,j)。所述处理器114则可根据所述压力值P23、P24、P33、P34及感测间距(pitch)D1、D2计算所述单一触控位置Ts；其中，D1、D2可相等或不等，并无特定限制。D1、D2优选根据手指的宽度设计，例如介于5mm～11mm。例如，当所述压力值P23、P24、P33、P34均相等时，所述单一触控位置Ts则位于所述压力值P23、P24、P33、P34相关的压力传感器1123的中间。当所述压力值P23、P24、P33、P34中的某一个压力信号较大时，所述单一触控位置Ts则朝向所述某一个较大压力信号相关的压力传感器1123的位置偏移，可利用此种方式(即本实施例中的一种内插运算)预先储存算法至所述内存116中。本实施例如适用于位置精确度要求较高的实施形式中，但需要花费较多的系统资源进行运算。
另一实施例中，所述处理器114可将最大压力信号P(i,j)，例如压力值P24及其周围预设范围(例如包含与其相邻的压力传感器)，判断为对象区域，然后将所述对象区域内的压力值(例如P23、P14、P25、P34)等，利用内插运算搭配感测间距D1、D2计算所述单一触控位置Ts；其中，上述与其相邻的压力传感器的压力值还可包括P13、P15、P33、P35等，具体视不同设计而定。
另一实施例中，若采用稍微简单的算法，可直接将超过所述第一阈值TH1的压力信号P(i,j)相关的压力传感器1123的重心位置作为所述单一触控位置Ts。例如，当超过所述第一阈值TH1的压力信号除了邻近的压力值P23、P24、P33、P34外还包括距离较远的压力信号时(视压力检测装置的设计而定)，利用上述内插的算法会比较花费运算资源，因此可采用此较简单的方法来计算。
如上所述，所述处理器114可根据至少一个压力信号P(i,j)来计算单一触控位置Ts，只要其所使用的算法是以硬件编码和/或软件编码事先设计即可。
此外，为了增加判断精确度，所述处理器114在比较所述压力信号P(i,j)与所述第一阈值TH1之前，可先利用数字滤波器对所述压力信号P(i,j)进行滤波。例如，图3显示数字滤波器F3×3，一种实施例中，所述数字滤波器F3×3例如，但不限于，为
在比较前，所述处理器114先利用此数字滤波器F3×3对所述压力信号P(i,j)(例如储存为矩阵形式)依序滤波，并利用滤波后压力信号根据上述各种方式求出所述单一触控位置Ts。在滤波的过程中，边缘的压力传感器1123以外的压力值(例如P11的上方、左方及左上方的数值、P12的上方的数值)可利用映像或边界延伸的方式填入数值以供滤波运算，因其方式已为习知，故于此不再赘述。
请再参照图3所示，在多点触控的实施例中，同时有两个以上的对象(例如图3显示为两对象位于位置Tm1、Tm2)出现在触控面1121上，而当两对象的触控位置之间的距离较近时，可能出现在两触控位置Tm1、Tm2间的压力信号P(i,j)均大于上述第一阈值TH1的情形，如图4B所示。
图4B中，为了显示的目的，是以连续的数值显示压力值P(i,j)。此时，为了分辨不同对象，所述处理器114可另采用第二阈值TH2来进行对象分割；其中，所述第二阈值TH2例如可根据区域极值(例如相对Tm1、Tm2的数值)的大小动态地决定，区域极值较大时，可选择较大的第二阈值TH2；区域极值较小时，可选择较小的第二阈值TH2。
例如，所述处理器114根据所述压力信号P(i,j)中大于第一阈值TH1的多个压力信号判断触控区域，并判断所述触控区域的面积大于预设面积时(例如单一手指面积一般约为10mm×10mm，故可依此的比例设定所述预设面积)，则判定为多点触控模式。因此，所述处理器114根据所述触控区域内的所述压力信号与第二阈值TH2的比较结果判断相对多个对象的多点触控位置。例如，所述处理器114将所述触控区域内小于所述第二阈值TH2的压力信号(例如P43)移除后(亦即仅保留大于第二阈值TH2的压力值)，可重新确认两个较小的触控区域(即多个对象区域)。接着，针对每一个新的触控区域(或对象区域)，所述处理器114根据上述计算单一触控位置的方式计算每一个新的触控区域中的单一触控位置(例如将每一个新的触控区域内的最大压力值(例如压力信号P(i,j)的区域极值)所对应压力传感器的位置直接视为触控位置，或根据每一个新的触控区域内的压力信号以内插计算所述触控位置)，如此，便可求得多点触控中相对每一个对象的触控位置。
当所述触控区域的面积小于所述预设面积时，仍然执行单点触控的运算。换句话说，所述处理器114可先根据所述触控区域决定所使用的算法，藉以计算单一触控位置Ts或多点触控位置Tm1、Tm2。
本实施例中，所述第一阈值TH1不同于所述第二阈值TH2，根据后处理所述压力传感器1123的所述压力信号P(i,j)的方式，所述第一阈值TH1可能大于或小于所述第二阈值TH2。而且，所述第一阈值TH1及所述第二阈值TH2优选可于出厂前即设定并储存于所述内存116中，其数值大小则根据所使用的压力传感器1123的形式而定。某些实施例中，坐标检测装置1可设计有用户接口供用户自行调整所述第一阈值TH1及所述第二阈值TH2。
某些实施例中，所述处理器114还可根据所述压力信号P(i,j)计算相对所述至少一个对象的压力值。请再参照图3，在单点触控的实施例中，假设所述单一触控位置为Ts，所述处理器114可将所述单一触控位置Ts周围超过所述第一阈值TH1的多个压力信号(例如P23、P24、P33、P34)的总和或平均视为所述单一触控位置Ts相关的对象9的施加压力(即外力)。
其他实施例中，所述处理器114还可将距离所述单一触控位置Ts更远的压力信号(例如P12、P13、P14、P15、P22、P25、P32、P35、P42、P43、P44、P45，可超过或不超过第一阈值TH1)列入考虑，惟将较远的压力信号给予较小的权重并将较近的压力信号给予较大的权重然后计算加权平均或加权总和(weighting sum)，以得到所述单一触控位置Ts相关的对象9的施加压力；其中，权重的数值可依设计而定。
至于多点触控中相对每一个对象的施加压力的计算，只要先将各对象相关的触控位置(例如Tm1、Tm2)求得的后，则可以上述关于单点触控的各方式分别运算压力值，故于此不再赘述。
更详言之，所述坐标检测装置1预先储存有判断算法用于根据触控面积判断单点触控或多点触控。当为单点触控时，所述处理器114使用内建的位置算法计算单一触控位置及相对的压力值。当为多点触控时，所述处理器114先执行分割算法以分割出多点位置，接着再执行位置算法(例如与单点触控相同)计算各触控位置及相对的压力值。上述各算法均可以软件和/或硬件来实现。
请参照图5所示，其为本发明说明第二实施例的坐标检测装置5的方块图。第二实施例的坐标检测装置5与第一实施例的坐标检测装置1的主要差异在于，所述坐标检测装置5还包含触控面板53；其中，所述触控面板53可为，但不限于，电容式、电感式、电阻式、光学式或表面声波式触控面板，其可感测触控面上至少一个对象的近接(proximity)操作及触控(touch)操作。为简化说明，图5省略了电子装置及用于与所述电子装置耦接的信号传输线。关于本发明说明中的触控面板53，当对象9接触所述触控面1121时，不会因为所述对象9所施加的压力不同而使所述触控面板53的检测值产生明显变化。
如图5所示，所述坐标检测装置5包含压力检测装置51、触控面板53、处理器514、内存516以及信号传输线518；其中，所述信号传输线518除了传输压力信号P(i,j)外，还传输触控信号C(i,j)，且所述触控信号C(i,j)的形式是根据所述触控面板53的种类而定。图5中，是以互容式触控面板为例进行说明。
本实施例中，所述坐标检测装置5同样是用于检测至少一个对象在其触控面1121的至少一个触控位置。如前所述，所述触控面1121可与显示面重叠或彼此分离，具体视不同应用而定。本实施例中，所述触控面板53与所述压力检测装置51优选彼此重叠，以使对象在对所述压力检测装置51施予外力时能同时由所述触控面板53检测其触控位置。
本实施例中，所述压力检测装置51、所述处理器514及所述内存516的实施及针对压力检测的运作方式与第一实施例相同。不同的是，本实施例中，所述压力检测装置51所检测的触控位置仅用于决定对象区域，而并不输出至装置外。所述处理器514根据所述对象区域决定所述触控面板53的可运作区域(相对所述对象区域或根据所述触控位置决定)，以节省耗能。
如前所述，当至少一个对象以外力按压于所述触控面1121上时，所述压力检测装置51的多个压力传感器1123(例如相关于P11～P34)的每一个同样用于相对所述外力输出压力信号P(i,j)。所述处理器514电性连接所述压力传感器1123，以透过所述信号传输线518接收压力信号P(i,j)(例如压力值P11～P34)。此时，所述处理器514用于根据所述压力信号P(i,j)利用上述第一实施例的各种方式判断至少一个对象9于所述触控面1121的至少一个对象区域或至少一个触控位置。
例如，所述处理器514根据所述压力信号P(i,j)中大于第一阈值TH1(如图3及4A所示)的多个压力信号利用内插法判断至少一个粗略位置(即触控位置)；亦即，前述单一触控位置Ts此时为粗略位置且判断方式已详述于前，故于此不再赘述。在不使用内插法的实施例中，所述处理器514可将所述压力信号P(i,j)中大于所述第一阈值TH1的多个压力信号P(i,j)中至少一个区域极值及其周围预设范围判断为所述至少一个对象区域；其中，所述区域极值是指某一个压力信号周围的数值均大于或小于所述压力信号。另一实施例中，所述处理器514将所述压力信号P(i,j)中大于所述第一阈值TH1的多个压力信号的范围直接判断为所述至少一个对象区域。
多点触控的实施例中，所述处理器514根据所述压力信号P(i,j)中大于第一阈值TH1的多个压力信号判断触控区域，并根据所述触控区域内的所述压力信号与第二阈值TH2(如图3及4B所示)的比较结果判断多个对象区域；其判断方式已详述于前，故于此不再赘述。
另一实施例中，针对多点触控的实施例中，所述处理器514并不限定必须区分出各别的触控位置，而是直接将所述压力信号P(i,j)中大于第一阈值TH1的多个压力信号判断为对象区域(包含所有大于所述第一阈值TH1的多个压力信号的区域)。换句话说，本实施例中，所述处理器514即使判断出所述触控区域大于预设面积，仍不进行对象分割，而将整个触控区域皆视为对象区域，以待后续触控面板53进行判定精细的触控位置。
本实施例中，决定对象区域及触控位置的方式可参照第一实施例。
同时，所述处理器514根据所述至少一个对象区域或触控位置输出区域控制信号至所述触控面板53。本实施例中，所述触控面板53包含多个接触检测单元(detectingcell)Tc排列于触控面1121下方(例如图中显示接触检测单元Tc是阵列地排列，但并不以此为限)；其中，每一个触控单元Tc例如是一个驱动电极与一个检测电极之间的互感电容，或者是一个电极与共同电极之间的自感电容。换句话说，所述触控面板53可以是互容检测装置或自容检测装置，并无特定限制。本实施例中，所述接触检测单元Tc根据所述触控面板53的种类而不同，其可为输出的检测信号的相对应位置。所述触控面板53用于根据所述区域控制信号仅开启所有接触检测单元Tc中所述至少一个粗略位置周围的默认区域内或相对所述至少一个对象区域内的接触检测单元Tc以检测至少一个精细位置，并关闭所有接触检测单元Tc中所述默认区域或所述对象区域以外的接触检测单元Tc。
请参照图6所示，其为本发明说明第二实施例的坐标检测装置的运作示意图。例如，当所述处理器514根据所述压力传感器1123输出的压力信号P(i,j)判断初粗略位置Tr(相当于前述的Ts、Tm1、Tm2)时，所述处理器514则在所述粗略位置Tr周围决定默认区域WOI，并透过所述信号传输线518传送区域控制信号至所述触控面板53。如前所述，所述处理器514也可能直接判断对象区域。所述触控面板53接收所述区域控制信号后，则仅开启所述默认区域WOI范围或所述对象区域内的接触检测单元Tc并关闭其他接触检测单元Tc。被开启的所述接触检测单元Tc的触控信号C(i,j)则透过所述信号传输线518被输出至所述处理器514。所述触控信号C(i,j)可为模拟或数字信号。
本实施例中，所谓的开启接触检测单元Tc例如是导通与其连接的开关组件或多路复用器，以使驱动信号能够驱动所述接触检测单元Tc并从所述接触检测单元Tc读取检测信号。必须说明的是，所述默认区域WOI或所述对象区域并不限定为矩形，亦可为圆形或其他预设形状。所述默认区域WOI例如可从所述至少一个粗略位置的中心、重心或边缘向外扩展预设距离。
必须说明的是，虽然图6中显示压力检测装置51的压力传感器1123与触控面板53的接触检测单元(例如Tc)在触控面1121的法线方向为重叠，然其并非用于限定本发明。其他实施例中，所述压力传感器1123可与所述接触检测单元在所述法线方向部分重叠或完全不重叠，具体视不同应用而定。
此外，为了进一步节省整体耗能，所述触控面板53的所有接触检测单元Tc在所述区域控制信号被接收之前被关闭。此处所述关闭例如指驱动信号不被送至所述接触检测单元Tc，或者所述触控面板53处于完全休眠模式。因此，所述区域控制信号还可视为唤醒所述触控面板53的结束休眠信号。某些实施例中，当所述触控面板53被启动时，所述压力检测装置51可暂时停止压力检测。某些实施例中，所述压力检测装置51暂停前所检测的压力值可储存于所述内存516，以在暂停后供后续使用。
所述触控面板53被启动后，则可以扫描频率感应出相对对象9的至少一个精细位置。某些实施例中，至少一个精细位置的数目相等于至少一个粗略位置(或对象区域)的数目，且当所述至少一个精细位置的数目不同于所述至少一个粗略位置(或对象区域)的数目时，所述坐标检测装置5可重新执行利用所述压力检测装置51重新检测至少一个粗略位置(或对象区域)的过程。触控面板检测触控位置的方式已为习知，故于此不再赘述。
同理，所述处理器514还根据所述压力信号P(i,j)计算相对每一个所述至少一个精细位置的压力值。必须说明的是，本实施例中，所述处理器514并非计算相对所述至少一个粗略位置(或对象区域)的压力值。至于计算各压力值的方法，如同第一实施例，例如计算所述精细位置附近的压力传感器1123的压力信号(可为所述触控面板53被启动前或启动后所检测)的总和、平均或加权平均等，其细节已详述于前，故于此不再赘述。
请参照图7所示，其为本发明说明实施例的坐标检测装置的坐标检测方法的流程图，所述坐标检测方法可适用于本发明说明第一实施例(例如图1)或第二实施例(例如图5、6)的坐标检测装置。本实施例的坐标检测方法包含下列步骤：当至少一个对象以外力按压于触控面上时，以多个压力传感器分别输出压力信号(步骤S71)；以处理器根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域内的所述压力传感器的所述压力信号计算相对每一个所述对象的触控位置(步骤S73)；以所述处理器根据所述至少一个触控位置输出区域控制信号(步骤S75)；根据所述区域控制信号仅开启触控面板上相对所述至少一个触控位置周围默认区域内的接触检测单元以检测至少一个输出位置，并关闭所述默认区域以外的接触检测单元(步骤S77)；以及以所述处理器根据所述压力信号计算相对每一个所述输出位置的压力值(步骤S79)。
本实施例中，步骤S71及S73适用于本发明说明第一实施例的坐标检测装置1，步骤S71、S73、S75、S77适用于本发明说明第二实施例的坐标检测装置5，而步骤S79可选择性地实施于第一实施例及第二实施例，并无特定限制。
请参照图1～7图所示，接着说明本实施例的坐标检测方法。
步骤S71：首先，开启所述压力感测装置11(当本实施例的坐标检测装置还包含触控面板53时，如图5所示，所述触控面板53先不开启)，且所述压力感测装置11是以扫描周期输出多个压力检测器1123所检测的压力信号P(i,j)(例如图3的压力值P11～P45)。当无任何对象(如图2所示的手指9)置放于触控面1121上时，处理器114可判定所述压力信号P(i,j)均小于第一阈值TH1；而当至少一个对象9施压于所述触控面1121上时，所述处理器114可判定所述压力信号P(i,j)的至少其中一者超过所述第一阈值TH1(如图4A所示)；其中，所述第一阈值TH1可根据噪声的强度而动态地设定。此时，进入步骤S73。
步骤S73：所述处理器114接着根据超过所述第一阈值TH1的至少一个压力信号P(i,j)判断至少一个触控位置。如前所述，所述处理器114可根据超过所述第一阈值TH1的至少一个压力信号P(i,j)的最大值、内插或重心决定所述至少一个触控位置(例如Ts)。另一实施例中，所述处理器114可根据所述压力信号P(i,j)判断所述至少一个对象于所述触控面1121上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域内的压力传感器1123的压力信号P(i,j)计算相对每一个对象的触控位置。此外，如前所述，为了提高判断精确度。所述处理器114在比较所述压力信号P(i,j)与所述第一阈值TH1前，先利用数字滤波器滤波所述压力信号P(i,j)；其中，所述数字滤波器的细节已说明如前，故于此不再赘述。
如前所述，当进行单点触控的判断时，所述处理器114可根据所述滤波后压力信号中大于第一阈值TH1的多个压力信号P(i,j)，基于最大值、内插(interpolation)或重心判断所述至少一个触控位置，或者先将所述滤波后压力信号中大于所述第一阈值TH1的多个滤波后压力信号P(i,j)的范围判断为至少一个对象区域，并利用所述至少一个对象区域内的所述滤波后压力信号以内插或重心计算相对每一个所述对象的所述触控位置。当进行多点触控时，所述处理器114先根据所述滤波后压力信号中大于所述第一阈值TH1的多个压力信号判断触控区域，且当判断所述触控区域的面积大于面积阈值时，则进行对象切割程序。一种实施例中，所述处理器114根据所述触控区域内的所述滤波后压力信号与第二阈值TH2(如图4B)的比较结果判断多个对象区域；其中，所述第一阈值TH1及所述第二阈值TH2优选于出厂前即已预先设定并储存于内存116中，且所述第二阈值TH2不同于所述第一阈值TH1。所述第二阈值TH2可根据所述处理器114的演算处理被选择为大于或小于所述第一阈值TH1。某些实施例中，所述第一阈值TH1及所述第二阈值TH2可透过用户接口供用户进行调整。
在不包含触控面板(例如图5所示的组件53)的实施例中，所述处理器114根据所述压力信号P(i,j)所决定的至少一个触控位置被输出至电子装置13。此外，根据所需，所述处理器114还可执行步骤S79的计算相对所述至少一个触控位置的压力值。如前所述，所述压力值可为相关每一个触控位置的压力信号P(i,j)的总和、平均或加权平均，并无特定限制。所述压力值亦被输出至所述电子装置13进行相对应控制。
步骤S75：在包含触控面板53的实施例中，所述处理器114并不直接将根据所述压力信号P(i,j)所决定的至少一个触控位置输出至电子装置13，而是根据所述至少一个触控位置输出区域控制信号至所述触控面板53。
步骤S77：因此，所述处理器114根据所述区域控制信号仅开启所述触控面板53上相对所述至少一个触控位置(例如图6所示的Tr)周围的默认区域内(例如图6所示的WOI)的接触检测单元(例如Tc)以检测至少一个精细位置，并关闭所述默认区域以外其他的接触检测单元。更详言之，触控面板53中被开启的检测区域仅为所有接触检测单元的一部分而非全部，因此可降低整体耗能。
所述处理器114将所述触控面板53所检测的至少一个精细位置视为至少一个输出位置而输出至所述电子装置13以进行相对控制，而并非输出所述压力检测装置51所检测的至少一个触控位置(或称粗略位置)。
步骤S79：根据所需，处理器114还计算相对所述至少一个对象(即精细位置)的压力值，以输出至所述电子装置13以进行相对控制。同理，相对所述至少一个精细位置的压力值可根据所述至少一个精细位置附近(可超过或不超过上述第一阈值TH1)的压力信号计算总和、平均或加权平均而得。
必须说明的是，虽然第7图的坐标检测方法中是以根据所述压力传感器所检测的触控位置为例进行说明，但本发明并不以此为限。如第二实施例所述，处理器514可仅根据压力信号P(i,j)判断至少一个对象区域而不计算所述对象区域中的触控位置，所述处理器514根据所述至少一个对象区域输出区域控制信号，并仅开启所述触控面板53上相对所述至少一个对象区域内的接触检测单元以检测至少一个输出位置，并关闭所述至少一个对象区域以外的接触检测单元。
本发明说明中，所述相对应控制例如包含移动光标、点击图标、拖曳对象、翻页等。
本发明说明中，当坐标检测装置不包含触控面板时，相对各对象的压力值是相对应所述压力检测装置(如图1的组件11)所检测的至少一个触控位置。当坐标检测装置包含触控面板时，相对各对象的压力值是相对应所述触控面板(如图5、6的组件53)所检测的至少一个精细位置。
在触控面板是自容检测装置的实施方式中，可从所述自容检测装置所检测的多个触控坐标(或触控位置)中仅选择部分触控坐标以作为输出坐标，该输出坐标则用以进行所述相对应控制。其他未被选择的触控坐标则视为所述自容检测装置检测到的鬼点(ghostpoint)，而不用以进行所述相对应控制，以避免误控制的情形。
请再参照图5至6所示，触控面板53例如为自容检测装置，用于检测多个对象在触控面1121上的多个触控坐标，例如可使用已知的自容检测装置检测触控坐标的方式。压力检测装置51同样包含多个压力传感器(例如图5的P11-P34)排列于触控面1121下方，当所述多个对象以外力按压于触控面1121上时，每一个所述压力传感器用于相对所述外力输出压力信号P(i,j)，例如每个自容器附近设置有至少一个压力传感器。
处理器514电性连接所述压力检测装置51和所述自容检测装置，并根据对应所述多个触控坐标的压力信号P(i,j)，从所述多个触控坐标选择部分触控坐标以作为输出坐标。如前所述，自容检测装置会有侦测到鬼点的情形，透过本实施方式，可以消除鬼点所造成的误侦测。
本实施方式中，对应所述多个触控坐标的所述压力信号P(i,j)是指所述多个触控坐标的每一个触控坐标周围的预设距离(例如触控面1121的平面上的距离)内的压力信号P(i,j)的总合或平均。例如，当处理器514接收来自自容检测装置的多个触控坐标时，则选择计算来自压力检测装置51的多个压力信号中，位于所述多个触控坐标的每一个附近的压力信号的总合或平均，则可得到与所述多个触控坐标相同数目的总合或平均。在所述多个触控坐标的预设距离以外的压力信号，处理器514可选择不予处理。可以了解的是，当所述预设距离内只有一个压力传感器时，所述总合或平均可以是所述一个压力传感器检测的压力信号。
至于压力检测装置51和所述自容检测装置传送检测信号至处理器514的顺序则没有特定的限制。
接着，处理器514将所有触控坐标的每一个对应的总合或平均再计算一次所有触控坐标的平均值或总和，并将该平均值或总和的比例做为门限值，其中，所述比例例如为0.5至0.7，但并不以此为限。本实施方式中，所述门限值可以是一个固定值或是动态调整值，具体视不同应用而定。
最后，处理器514将所述多个触控坐标对应的所述压力信号的每一个分别与所述门限值相比较，并将所述多个触控坐标对应的所述压力信号中大于所述门限值的所述压力信号对应的触控坐标作为所述输出坐标。更详言之，所述多个触控坐标对应的所述压力信号中小于所述门限值的压力信号对应的触控坐标则被视为鬼点而不予输出。
必须说明的是，上述实施例中的各数值，例如所述压力传感器1123的数目、对象的数目、数字滤波器F3×3的维度及权重(例如方程式1)，组件彼此间的空间关系(例如感测间距D1、D2)以及触控位置(例如Ts、Tm1、Tm2、Tr)等仅用于说明，并非用于限定本发明说明。此外，虽然上述实施例中是显示所述压力传感器1123排列成矩形，对应所述触控面1121，所述压力传感器1123可排列成其他形状，并不限于图3及图5所示。
本发明说明中，由于压力传感器1123的分辨率小于触控面板53的接触检测单元Tc的分辨率，所以可称根据压力传感器1123所求得的触控位置为粗略位置而将触控面板53所检测的位置称为精细位置。或者，所述处理器114是以较简单的计算根据压力传感器1123的压力信号P(i,j)决定对象区域而根据触控面板53决定被输出位置，因此称根据压力传感器1123所求得的触控位置为粗略位置而将触控面板53所检测的位置称为精细位置。
可以了解的是，虽然图6显示触控面1121的面积大于触控面板53，然其仅用于说明，并非用于限定本发明说明。某些实施例中，所述触控面1121的面积可大致等于所述触控面板53的面积。
如上所述，习知输入设备独立使用触控面板检测位置信息，因而触控面板始终开启所有检测单元。因此，本发明说明提出一种坐标检测装置(图1、5)及其坐标检测方法(图7)，其使用压力传感器阵列的多个压力信号运算出各触控点的最终坐标而无需使用触控面板；或使用压力传感器阵列的多个压力信号运算出各触控点的对象区域，而仅开启部分触控面板的检测单元。
虽然本发明已以前述实施方式公开，然其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以作各种更动与修改。因此本发明的保护范围应以所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (23)

1.一种坐标检测装置，用于检测至少一个对象在其触控面的至少一个触控位置，所述坐标检测装置包含：
压力检测装置，包含多个压力传感器排列于所述触控面下方，当所述至少一个对象以外力按压于所述触控面上时，每一个所述压力传感器用于相对所述外力输出压力信号；以及
处理器，电性连接所述压力传感器，并用于根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域内的所述压力传感器的所述压力信号分别计算相对每一个所述对象的触控位置。
2.根据权利要求1所述的坐标检测装置，其中，所述压力信号与所述外力的值呈正向相关。
3.根据权利要求1所述的坐标检测装置，其中，所述处理器将所述压力信号中的最大值及其周围预设范围判断为单一对象区域。
4.根据权利要求3所述的坐标检测装置，其中，所述处理器在判断所述最大值之前，先利用数字滤波器滤波所述压力信号。
5.根据权利要求1所述的坐标检测装置，其中，所述处理器将所述压力信号中大于第一阈值的多个压力信号的范围判断为所述至少一个对象区域，并利用所述至少一个对象区域内的所述压力信号以内插计算相对每一个所述对象的所述触控位置。
6.根据权利要求5所述的坐标检测装置，其中，所述处理器在比较所述压力信号与所述第一阈值之前，先利用数字滤波器滤波所述压力信号。
7.根据权利要求1所述的坐标检测装置，其中，所述处理器根据所述压力信号中大于第一阈值的多个压力信号判断触控区域，并根据所述触控区域内的所述压力信号与第二阈值的比较结果判断多个对象区域，所述第二阈值不同于所述第一阈值。
8.根据权利要求1所述的坐标检测装置，其中，所述处理器还根据所述压力信号计算相对每一个所述触控位置的压力值。
9.一种坐标检测装置，用于检测至少一个对象在其触控面的至少一个触控位置，所述坐标检测装置包含：
压力检测装置，包含多个压力传感器排列于所述触控面下方，当所述至少一个对象以外力按压于所述触控面上时，每一个所述压力传感器用于相对所述外力输出压力信号；
处理器，电性连接所述压力传感器，并用于根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域输出区域控制信号；以及
触控面板，包含多个接触检测单元位于所述触控面下方，用于根据所述区域控制信号开启所述多个接触检测单元中相对所述至少一个对象区域内的接触检测单元以检测至少一个精细位置。
10.根据权利要求9所述的坐标检测装置，其中，所述触控面板的所述多个接触检测单元在所述区域控制信号被接收之前被关闭。
11.根据权利要求9所述的坐标检测装置，其中，所述处理器还根据所述压力信号计算相对每一个所述精细位置的压力值。
12.根据权利要求9所述的坐标检测装置，其中，
所述处理器将所述压力信号中大于第一阈值的多个压力信号的范围判断为所述至少一个对象区域，
所述触控面板用于根据所述区域控制信号仅开启所述多个接触检测单元中相对所述至少一个对象区域内的接触检测单元以检测所述至少一个精细位置，并关闭所述多个接触检测单元中相对所述至少一个对象区域以外的接触检测单元。
13.根据权利要求12所述的坐标检测装置，其中，所述处理器在比较所述压力信号与所述第一阈值之前，先利用数字滤波器滤波所述压力信号。
14.根据权利要求9所述的坐标检测装置，其中，所述处理器根据所述压力信号中大于第一阈值的多个压力信号判断触控区域，并根据所述触控区域内的所述压力信号与第二阈值的比较结果判断多个对象区域，所述第二阈值不同于所述第一阈值。
15.根据权利要求9所述的坐标检测装置，其中，所述处理器将所述压力信号中大于第一阈值的多个压力信号中至少一个区域极值及其周围预设范围判断为所述至少一个对象区域。
16.一种坐标检测装置的坐标检测方法，所述坐标检测装置包含触控面、排列于所述触控面下方的多个压力传感器以及处理器，所述运作方法包含：
当至少一个对象以外力按压于所述触控面上时，以所述压力传感器分别输出压力信号，其中，所述压力信号与所述外力的值呈正向相关；以及
以所述处理器根据所述压力信号判断所述至少一个对象于所述触控面上的至少一个对象区域，并根据所述至少一个对象区域内的所述压力传感器的所述压力信号计算相对每一个所述对象的触控位置。
17.根据权利要求16所述的坐标检测方法，其中判断所述触控位置的步骤还包含：
利用数字滤波器滤波所述压力信号；以及
将所述滤波后压力信号中大于第一阈值的多个滤波后压力信号的范围判断为所述至少一个对象区域，并利用所述至少一个对象区域内的所述滤波后压力信号以内插计算相对每一个所述对象的所述触控位置。
18.根据权利要求16所述的坐标检测方法，其中判断所述触控位置的步骤还包含：
利用数字滤波器滤波所述压力信号；
根据所述滤波后压力信号中大于第一阈值的多个滤波后压力信号判断触控区域；以及
根据所述触控区域内的所述滤波后压力信号与第二阈值的比较结果判断多个对象区域，其中所述第二阈值不同于所述第一阈值。
19.根据权利要求16所述的坐标检测方法，其中所述坐标检测装置还包含触控面板，该触控面板包含多个接触检测单元，所述坐标检测方法还包含：
以所述处理器根据所述至少一个触控位置输出区域控制信号；以及
根据所述区域控制信号仅开启所述触控面板上相对所述至少一个触控位置周围默认区域内的接触检测单元以检测至少一个输出位置，并关闭所述默认区域以外的接触检测单元。
20.根据权利要求19所述的坐标检测方法，还包含：
以所述处理器根据所述压力信号计算相对每一个所述输出位置的压力值。
21.一种坐标检测装置，包含：
自容检测装置，用于检测多个对象在触控面的多个触控坐标；
压力检测装置，包含多个压力传感器排列于所述触控面下方，当所述多个对象以外力按压于所述触控面上时，每一个所述压力传感器用于相对所述外力输出压力信号；以及
处理器，电性连接所述压力检测装置和所述自容检测装置，并根据对应所述多个触控坐标的压力信号，从所述多个触控坐标选择部分触控坐标以作为输出坐标。
22.根据权利要求21所述的坐标检测装置，其中，对应所述多个触控坐标的所述压力信号是所述多个触控坐标的每一个触控坐标周围的预设距离内的压力信号的总合或平均。
23.根据权利要求21所述的坐标检测装置，其中，所述处理器用于将对应所述多个触控坐标的所述压力信号的平均值的比例做为门限值，并将所述多个触控坐标对应的所述压力信号中大于所述门限值的所述压力信号对应的触控坐标作为所述输出坐标。
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