CN112114693B - 感测装置的信号管线处理方法及感测装置 - Google Patents

感测装置的信号管线处理方法及感测装置 Download PDF

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Abstract

一种感测装置的信号处理方法，其包括在每个相位，进行一感测区的多个区间的一个读取位置的触控检测程序以生成其感测信号、暂存生成的感测信号、进行生成的感测信号的卷积计算以得到运算结果，并以运算结果取代对应的感测信号。

Description

感测装置的信号管线处理方法及感测装置
技术领域
本发明涉及一种触控感测技术，尤其涉及一种感测装置的信号管线处理方法及感测装置。
背景技术
为了提升使用上的便利性，越来越多电子装置使用触碰屏幕(touch screen)作为操作界面，以让使用者直接在触碰屏幕上点选画面来进行操作，从而提供更为便捷且人性化的操作模式。触控屏幕主要由提供显示功能的显示器以及提供触控功能的感测装置所组成。
感测装置以感测方式区分可包括有电阻式感测装置、电容式感测装置、电感式感测装置和光学式感测装置等等。以电容式感测装置为例。在感测过程中，当感测装置检测到某个坐标位置的电容值的变化时，感测装置判断此坐标位置有被使用者触碰。因此，在运作时，感测装置会对每一个坐标位置都储存有未触碰的电容值，并且在后续接收到最新的电容值时，通过比对最新的电容值与未触碰的电容值来判断此电容值所对应的位置是否有被触碰。
发明内容
然而，感测装置的运作多是先完成全面版的触控检测程序，再进行信号计算程序，而全面板的感测信号需进行多项信号处理，以致处理运算的效能有所受限，并且使用较多的暂态存储空间，整体效益仍有改善空间。
一种感测装置的信号处理方法，其包括在一第一相位的一第一时段，进行一感测区的多个区间的第一读取位置的触控检测程序以生成第一读取位置的多个感测信号，并暂存第一读取位置的多个感测信号、在第一相位的一第二时段，进行第一读取位置的多个感测信号的卷积计算以得到一第一运算结果，并以第一运算结果取代对应的多个感测信号、在一第二相位的一第一时段，进行多个区间的第二读取位置的感测点的触控检测程序以生成第二读取位置的多个感测信号，并暂存第二读取位置的多个感测信号、以及在第二相位的一第二时段，进行第二读取位置的多个感测信号的卷积计算以得到一第二运算结果，并以第二运算结果取代对应的多个感测信号。其中，第一相位的第二时段在第一相位的第一时段之后。第二相位的第二时段在第二相位的第一时段之后。并且，第二相位的第一边缘晚于第一相位的第一边缘。
一种感测装置，其包括：一信号感测器、一驱动检测单元、一储存单元以及一控制单元。信号感测器包括一感测区，该感测区划分为多个区间，且各该区间具有多个感测点。驱动检测单元电性连接信号感测器，且控制单元电性连接驱动检测单元与储存单元。其中，控制单元执行：在一第一相位的一第一时段，进行一感测区的多个区间的第一读取位置的触控检测程序以生成第一读取位置的多个感测信号，并暂存第一读取位置的多个感测信号、在第一相位的一第二时段，进行第一读取位置的多个感测信号的卷积计算以得到一第一运算结果，并以第一运算结果取代对应的多个感测信号、在一第二相位的一第一时段，进行多个区间的第二读取位置的感测点的触控检测程序以生成第二读取位置的多个感测信号，并暂存第二读取位置的多个感测信号、以及在第二相位的一第二时段，进行第二读取位置的多个感测信号的卷积计算以得到一第二运算结果，并以第二运算结果取代对应的多个感测信号。其中，第一相位的第二时段在第一相位的第一时段之后。第二相位的第二时段在第二相位的第一时段之后。并且，第二相位的第一边缘晚于第一相位的第一边缘。
综上所述，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法及感测装置，其使用卷积运算以使信号更为稳定且品质更好，并针对局部的感测区交替执行信号量测与信号处理交替执行，以避免等待感测区的驱动。并且，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法及感测装置，其利用卷积运算的运算结果取代感测区所有读取位置的感测结果(感测信号)来进行后续的步骤或应用，以使感测装置得到的读取位置的感测结果的运用能更有弹性。此外，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法及感测装置，更在取得每一个局部的感测区的卷积运算的运算结果取得后即可释放部分的储存空间，以更有效率的使用储存空间。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的感测装置的示意图。
图2是图1的感测装置感测区的示意图。
图3是图1的感测装置的信号运作的一示范例的示意图。
图4是图1的感测装置的读取时脉的一示范例的示意图。
图5是根据本发明一实施例的感测装置的信号管线处理方法的流程图。
图6是图1的感测装置的读取时脉的另一示范例的示意图。
图7是图1的感测装置的信号运作的另一示范例的示意图。
图8是图1的感测装置的信号运作的又一示范例的示意图。
附图标记说明
12：信号处理电路 14：信号感测器
121：驱动检测单元 123：控制单元
125：储存单元 X1～Xn：驱动电极线
Y1～Ym：感应电极线 AA：感测区
A11～A15：区间 P(1,1)～P(n,m)：感测点
P1～Pk：相位 S11～S15：感测信号
C11～C1k：运算结果 EV：特征矩阵
D1：第一方向 D2：第二方向
A21～A24：区间 A31～A36：区间
21～2(3k)：步骤
具体实施方式
本申请是关于感测装置的信号管线处理方法及感测装置。尽管在说明书中描述了数个被认为是实施本申请的较佳模式，但应理解本申请仍可以诸多方式来实现，且不应限定于下述的特定实施例或实现下述特征的特定方式。在其他情况下，公知细节将不再赘述或讨论以避免模糊本申请重点。
根据本发明任一实施例的感测装置的信号管线处理方法可适用于一感测装置，例如但不限于触控面板、电子画板、手写板等。在一些实施例中，感测装置还可与显示器整合成触控屏幕。并且，感测装置的触碰操作可以是用手、触控笔、或触控画笔等感应元件来发生。
请参考图1，感测装置包含一信号处理电路12以及一信号感测器14。信号感测器14连接信号处理电路12。其中，信号感测器14可为电阻式感测器、电容式感测器、电感式感测器或光学式感测器等等。信号处理电路12主要是控制信号感测器14的运作及信号感测器14所生成的感测信号的各项信号处理与判断。以电容式感测器为例，信号感测器14包括交错配置的多个电极(例如，相互交错的驱动电极线X1～Xn以及感应电极线Y1～Ym)。其中，n及m为正整数。n可等于m，也可不等于m。从顶视视角来看，驱动电极线X1～Xn与感应电极线Y1～Ym界定多个感测点P(1,1)～P(n,m)，如图2所示。换言之，信号感测器14具有分布感测点P(1,1)～P(n,m)的一感测区AA。其中，感测区AA内的每一感测点为一感测位置，并且此感测区AA是指能够检测使用者是否有触碰事件发生。
信号处理电路12包含驱动检测单元121、控制单元123及储存单元125。控制单元123耦接驱动检测单元121与储存单元125。驱动检测单元121包含驱动元件及检测元件。在此，驱动元件及检测元件可以整合成单一元件，也可以采用二个元件来实现，端视设计时的现况来决定。驱动元件能以驱动信号驱动各感测点，而检测元件能量测感测点P(1,1)～P(n,m)的感测信号。在此，控制单元123能控制驱动检测单元121的运作并且判断感测点P(1,1)～P(n,m)的电容值变化，进而根据电容值变化回报触控点给后端电路以进行相应的操作。
在此，在感测信号生成后，控制单元123接收驱动检测单元121的检测元件生成的驱动检测单元121，并且先进行感测信号的卷积运算以使信号(处理后的感测信号)更为稳定且品质更好，然后再进行后续感测装置的感测结果的运用。储存单元125能暂存卷积运算的运算结果。以下进一步说明感测装置的信号管线处理程序。
请参照图1至图3，控制单元123能预先将信号感测器14的感测区AA分成多个区间A11～A15。其中，每一个区间有数个感应读取器(即感测点P(1,1)～P(n,m)其中的多个)。并且，控制单元123将信号读取时脉Sc分成多个相位(phase)P1～Pk(如图4所示)，并且每一相位同时读取区间A11～A15中的一个感测点。其中，k为正整数。
参照图1至图5，在第一相位P1的第一时段，驱动检测单元121进行区间A11～A15的第一读取位置的触控检测程序以生成第一读取位置的感测信号S11～S15(步骤21)。在一些实施例中，在第一相位P1的第一时段，驱动检测单元121会取得每一个区间A11～A15的相对应的感测点(第一读取位置)的感测信号S11～S15。
控制单元123接收并暂存第一读取位置的感测信号S11～S15于储存单元125中(步骤22)。
在第一相位P1的一第二时段，控制单元123进行第一读取位置的多个感测信号S11～S15的卷积计算以得到一第一运算结果C11，并以第一运算结果C11取代对应的感测信号S11～S15(步骤23)。其中，第一相位P1的第二时段在第一相位P1的第一时段之后。
举例来说，在第一相位P1，控制单元123控制驱动检测单元121将各区间A11～A15的相关感应读取器(第一读取位置)的感测信号S11～S15读入储存单元125的存储体暂存区。然后，控制单元123依目的从多个特征矩阵中选取一个特征矩阵EV，并且将特征矩阵EV中与已读入的第一读取位置的感测信号S11～S15相对应的特征值进行部分信号的卷积(convolution)计算而得出第一相位P1的部分信号的卷积计算的第一运算结果C11。换言之，控制单元123将选取的特征矩阵EV中的多个特征值分别与第一读取位置多个感测信号S11～S15进行卷积计算。其中，特征矩阵EV最好是奇数矩阵。
在第二相位P2的第一时段，驱动检测单元121进行区间A11～A15的第二读取位置的触控检测程序以生成第二读取位置的感测信号S11～S15(步骤24)。在一些实施例中，在第二相位P2的第一时段，驱动检测单元121会取得每一个区间A11～A15下一个相对应的感测点(第二读取位置)的感测信号S11～S15。
控制单元123接收并暂存第二读取位置的感测信号S11～S15于储存单元125中(步骤25)。
在第二相位P2的一第二时段，控制单元123进行第二读取位置的多个感测信号S11～S15的卷积计算以得到一第二运算结果C12，并以第二运算结果C12取代对应的多个感测信号S11～S15(步骤26)。其中，第二相位P2的第二时段在第二相位P2的第一时段之后。
举例来说，在第二相位P2，控制单元123控制驱动检测单元121将各区间A11～A15的下一个相关感应读取器(第二读取位置)的感测信号S11～S15读入储存单元125的存储体暂存区。然后，控制单元123依目的从多个特征矩阵中选取一个特征矩阵EV，并且将特征矩阵EV中与已读入的第二读取位置的感测信号S11～S15相对应的特征值进行部分信号的卷积(convolution)计算而得出第二相位P2的部分信号的卷积计算的第二运算结果C12。其中，特征矩阵EV最好是奇数矩阵。
依此类推，反复执行上述步骤直至完成区间A11～A15的第k读取位置的感测信号S11～S15的读取(步骤2(3k-2))、暂存(步骤2(3k-1))、根据特征矩阵EV进行部分信号的卷积计算而得出第k相位Pk的部分信号的卷积计算的第k运算结果C1k，并以第k运算结果C1k取代对应的多个感测信号S11～S15(步骤2(3k))。如此，控制单元123即能得到感测区AA所有区间A11～A15的所有读取位置的感应信号及其卷积计算的运算结果C11～C1k。
在此，卷积计算是以多个参数及周边点进行家群叠加等运算来产生一个点。由卷积计算的演算式为本领域所熟知，故不在赘述。
应当可理解的是，各步骤的执行顺序并不限于前述描述顺序，可依据步骤的执行内容适当地调配执行顺序。
在一些实施例中，任一相位的第一边缘早于下一相位的第一边缘，例如：第一相位P1的第一边缘早于第二相位P2的第一边缘。第二相位P2的第一边缘早于第三相位P3的第一边缘，依此类推，第k-1相位的第一边缘早于第k相位Pk的第一边缘，如图4所示。
在一示范例中，任一相位的第二边缘能晚于下一相位的第一边缘，例如：第一相位P1的第二边缘早于第二相位P2的第一边缘。第二相位P2的第二边缘晚于第三相位P3的第一边缘，依此类推，第k-1相位的第二边缘早于第k相位Pk的第一边缘，如图4所示。
其中，每一相位的第一边缘和第二边缘能分别为上升缘和下降缘，但本发明不限于此，也可为相反。
在一些实施例中，在每一个相位读取感应信号及储存之后，控制单元123就进行卷积计算以先得到部分信号(区间A11～A15的一个读取位置)的卷积计算的运算结果；在下一相位读取感测信号的同时，控制单元123可进行此一相位的信号储存；在更下一相位读取感测信号，就进行此一相位的卷积计算与储存值更新。举例来说，在任一实施例的感测装置的信号管线处理方法的应用下，整体信号处理时间为(k+1)+1+1的相位取值时间，而所需的整体储存单元125的空间为(1或2)*相位缓冲器+(1或2)*映射缓冲器(将感测信号转换成感测区AA上位置并储存的储存空间)+(1or2)*卷积缓冲器。
在一示范例中，任一相位的第二边缘能大致上等于下一相位的第一边缘，例如：第一相位P1的第二边缘大致上等于第二相位P2的第一边缘。第二相位P2的第二边缘晚于第三相位P3的第一边缘，依此类推，第k-1相位的第二边缘大致上等于第k相位Pk的第一边缘，如图6所示。
在一实施例中，感测区AA能沿着第一方向D1以第二方向D2分成区间A11～A15，如图3所示。其中，第一方向D1相当于驱动电极线X1～Xn的延伸方向，而第二方向D2相当于感应电极线Y1～Ym的延伸方向。
在另一实施例中，感测区AA能沿着第二方向D2以第一方向D1分成区间A21～A24，如图7所示。其中，第一方向D1相当于感应电极线Y1～Ym的延伸方向，而第二方向D2相当于驱动电极线X1～Xn的延伸方向。同样地，在第一相位P1的第一时段，驱动检测单元121会取得每一个区间A21～A24的相对应的第一读取位置的感测信号S21～S24(步骤21)并暂存起来(步骤22)。在第一相位P1的第二时段，控制单元123进行第一读取位置的多个感测信号S21～S24的卷积计算以得到一第一运算结果C21，并以第一运算结果C21取代对应的感测信号S21～S24(步骤23)。在第二相位P2的第一时段，驱动检测单元121进行区间A21～A24的第二读取位置的触控检测程序以生成第二读取位置的感测信号S21～S24(步骤24)并暂存起来(步骤25)。在第二相位P2的第二时段，控制单元123进行第二读取位置的多个感测信号S21～S24的卷积计算以得到一第二运算结果C22，并以第二运算结果C22取代对应的多个感测信号S21～S24(步骤26)。依此类推，反复执行后续读取位置的前述读取、暂存、卷积计算及取代等步骤。经过第一相位P0至第k相位Pk，控制单元123即能得到感测区AA所有区间A21～A24的所有读取位置的感应信号及其卷积计算的运算结果C21～C2k。
在又一实施例中，感测区AA能以矩阵形式分成多个区间A31～A36，如图8所示。其中，第一方向D1相当于感应电极线Y1～Ym的延伸方向，而第二方向D2相当于驱动电极线X1～Xn的延伸方向。同样地，在第一相位P1的第一时段，驱动检测单元121会取得每一个区间A31～A36的相对应的第一读取位置的感测信号S31～S36(步骤21)并暂存起来(步骤22)。在第一相位P1的第二时段，控制单元123进行第一读取位置的多个感测信号S31～S36的卷积计算以得到一第一运算结果C31，并以第一运算结果C31取代对应的感测信号S31～S36(步骤23)。在第二相位P2的第一时段，驱动检测单元121进行区间A31～A36的第二读取位置的触控检测程序以生成第二读取位置的感测信号S31～S36(步骤24)并暂存起来(步骤25)。在第二相位P2的第二时段，控制单元123进行第二读取位置的多个感测信号S31～S36的卷积计算以得到一第二运算结果C32，并以第二运算结果C22取代对应的多个感测信号S31～S36(步骤26)。依此类推，反复执行后续读取位置的前述读取、暂存、卷积计算及取代等步骤。经过第一相位P0至第k相位Pk，控制单元123即能得到感测区AA所有区间A31～A36的所有读取位置的感应信号及其卷积计算的运算结果C31～C3k。
应能明了，感测区AA能视需求划分任意数量(可为基数或为偶数)与形状的多个区间，换言之，感测区AA的划分形式并非受本发明限制。
在一些实施例中，信号处理电路12可由一个或多个晶片实现。在一实施例中，控制单元123可由微处理器、微控制器、数字信号处理器、中央处理器、可编程逻辑控制器、状态器或任何基于操作指令操作信号的模拟和/或数字装置实现。在一些实施例中，储存单元125可内建及/或外接于控制单元123。储存单元125除了储存信号外，还可用以储存相关的软件/固件程序、资料、数据及其组合等。在此，储存单元125可由一个或多个存储体实现。
在一些实施例中，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法可由一电脑程序产品实现，以致于当电脑(即，任意触控设备)载入程序并执行后可完成根据本发明任一实施例的感测装置的信号管线处理方法。在一些实施例中，电脑程序产品可为一可读取记录媒体，而上述程序则储存在可读取记录媒体中供电脑载入。在一些实施例中，上述程序本身即可为电脑程序产品，并且任意方式传输至感测装置中。
综上所述，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法及感测装置，其使用卷积运算以使信号更为稳定且品质更好，并针对局部的感测区交替执行信号量测与信号处理交替执行，以避免等待感测区的驱动。并且，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法及感测装置，其利用卷积运算的运算结果取代感测区所有读取位置的感测结果(感测信号)来进行后续的步骤或应用，以使感测装置得到的读取位置的感测结果的运用能更有弹性。此外，根据本发明的感测装置的信号管线处理方法及感测装置，更在取得每一个局部的感测区的卷积运算的运算结果取得后即可释放部分的储存空间，以更有效率的使用储存空间。

Claims (10)

1.一种感测装置的信号管线处理方法，其特征在于，包括：
在一第一相位的一第一时段，进行一感测区的多个区间的第一读取位置的触控检测程序以生成该第一读取位置的多个感测信号，并暂存该第一读取位置的该多个感测信号；
在该第一相位的一第二时段，进行该第一读取位置的该多个感测信号的卷积计算以得到一第一运算结果，并以该第一运算结果取代对应的该多个感测信号，其中该第一相位的该第二时段在该第一相位的该第一时段之后；
在一第二相位的一第一时段，进行该多个区间的第二读取位置的感测点的触控检测程序以生成该第二读取位置的多个感测信号，并暂存该第二读取位置的该多个感测信号；以及
在该第二相位的一第二时段，进行该第二读取位置的该多个感测信号的卷积计算以得到一第二运算结果，并以该第二运算结果取代对应的该多个感测信号，其中该第二相位的第一边缘晚于该第一相位的第一边缘，该第二相位的该第二时段在该第二相位的该第一时段之后。
2.如权利要求1所述的感测装置的信号管线处理方法，其特征在于，进行该第一读取位置的该多个感测信号的该卷积计算的步骤包括：
选取多个特征矩阵其中之一；以及
将选取的该特征矩阵中的多个特征值与该第一读取位置的该多个感测信号进行卷积计算。
3.如权利要求1所述的感测装置的信号管线处理方法，其特征在于，进行该第二读取位置的该多个感测信号的该卷积计算的步骤包括：
选取多个特征矩阵其中之一；以及
将选取的该特征矩阵中的多个特征值与该第二读取位置的该多个感测信号进行卷积计算。
4.如权利要求1所述的感测装置的信号管线处理方法，其特征在于，任一该相位的第二边缘能晚于下一该相位的该第一边缘。
5.如权利要求1所述的感测装置的信号管线处理方法，其特征在于，任一该相位的第二边缘能等于下一该相位的该第一边缘。
6.一种感测装置，其特征在于，包括：
一信号感测器，包括一感测区，该感测区划分为多个区间，且各该区间具有多个感测点；
一驱动检测单元，电性连接该信号感测器；
一储存单元；以及
一控制单元，电性连接该驱动检测单元与该储存单元，该控制单元执行：
在一第一相位的一第一时段，进行一感测区的多个区间的第一读取位置的触控检测程序以生成该第一读取位置的多个感测信号，并暂存该第一读取位置的该多个感测信号在该储存单元中；
在该第一相位的一第二时段，进行该第一读取位置的该多个感测信号的卷积计算以得到一第一运算结果，并以该第一运算结果取代对应的该多个感测信号，其中该第一相位的该第二时段在该第一相位的该第一时段之后；
在一第二相位的一第一时段，进行该多个区间的第二读取位置的感测点的触控检测程序以生成该第二读取位置的多个感测信号，并暂存该第二读取位置的该多个感测信号在该储存单元中；以及
在该第二相位的一第二时段，进行该第二读取位置的该多个感测信号的卷积计算以得到一第二运算结果，并以该第二运算结果取代对应的该多个感测信号，其中该第二相位的第一边缘晚于该第一相位的第一边缘，该第二相位的该第二时段在该第二相位的该第一时段之后。
7.如权利要求6所述的感测装置，其特征在于，进行该第一读取位置的该多个感测信号的该卷积计算包括：
选取多个特征矩阵其中之一；以及
将选取的该特征矩阵中的多个特征值与该第一读取位置的该多个感测信号进行卷积计算。
8.如权利要求6所述的感测装置，其特征在于，进行该第二读取位置的该多个感测信号的该卷积计算包括：
选取多个特征矩阵其中之一；以及
将选取的该特征矩阵中的多个特征值与该第二读取位置的该多个感测信号进行卷积计算。
9.如权利要求6所述的感测装置，其特征在于，任一该相位的第二边缘能晚于下一该相位的该第一边缘。
10.如权利要求6所述的感测装置，其特征在于，任一该相位的第二边缘能等于下一该相位的该第一边缘。
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