在数字光处理视频装置中提供触摸屏功能的系统和方法

专利名称：在数字光处理视频装置中提供触摸屏功能的系统和方法
技术领域：
本发明总地涉及将^L频图像投影在屏幕上。更具体地说，本发 明涉及在数字光处理("DLP")视频装置(单元)中提供触摸屏功能。
背景技术：
本部分旨在向读者介绍可能与下文描述的和/或要求保护的本发明的各个方面相关的4支术的各个方面。相信本部分的描述将有助 于向读者提供背景技术信息以促进更好地理解本发明的各个方面。因此，应该理解，本部分的描述不应被当作是对现有技术的承认。数字光处理("DLP")是一种采用通常被称作数字微镜器件 ("Digital Micromirror Device, DMD，，)的光半导体的显示技术， 将4见频投影在屏幕上。DMD典型地包含安装在显纟敖铰链 (microscopic hinge )上的几十万个或更多的显樣H竟面阵列。这些显 微镜面中的每个都与屏幕上的至少一个点(称为像素)相关联。通 过改变从这些显孩t一镜面中的每个显孩"竟面反射回的光量，可将4见频 投影在屏幕上。具体地说，通过电启动这些铰链安装的显微镜面中 的每一个，可以或者照亮屏幕上的点(即，"接通"特定微反射镜)， 或者通过将光反射到屏幕旁边的其他地方而使特定的点变暗(即， "断开"该微反射镜)。此外，通过改变特定微反射镜接通的时间， 可以产生多种灰度(gray shade )。例如，如果微反射镜接通的时间 比其断开的时间更长，则与该特定微反射镜相关的像素将具有浅灰色；而如果特定微反射镜断开比其接通更加频繁，则该特定像素将 具有深灰色。这样，通过每秒钟将每一个微反射镜接通或断开数千 次，可以创建视频。此外，通过顺序地在微反射镜上照射红色、绿 色、以及蓝色光来代替白色光，能够产生数百万的色度(shades of color)来代替灰度。如大多数人所知道的，触4莫屏显示器日益增加地应用在当前显 示装置和计算机中。与传统的界面(例如，键盘、鼠标、遥控装置 等)不同，触摸屏使用户能够直接与显示器的屏幕相互作用。优点 在于，触^莫屏系统通常比传统显示4支术更为直^见地进行控制(例如， 仅通过在屏幕上点击期望的项目来进行选择)。而且，除了控制之 外，许多触摸屏使用户能够以很类似于人们在纸上书写的方式在屏 幕上书写。在其他的用途中，该功能可以将显示器用作数字"黑板" 或者将其作为画家或艺术家的画布。如上所述，使用触摸屏界面通 常比使用提供该功能的传统设备(例如，图形输入板计算机等)更 为直观。遗憾的是，用于提供触摸屏功能的传统系统通常价格昂贵，并 且/或者提供的分辨率较低。例如，许多传统的触摸屏系统都采用电 容器和/或者电阻器的网格，其用于检测与屏幕的物理接触。不利的 是，在视频装置的装配过程中，必须将检测网格精确地分配给显示 屏幕。这增加了视频装置的装配成本。此外，这种类型的触摸屏系 统的分辨率是基于检测网格的分辨率，而不是基于视频装置本身的 显示分辨率。因此，触摸屏网格的分辨率通常比显示器的分辨率低 得多。其他传统的触摸屏4支术，例如表面声波系统、近场成^f象系统、 以及红外系统也具有类似的缺点。从而，需要一种用于在DLP视频装置中提供触摸屏功能的改进的系统和方法。
发明内容以下将阐述在保护范围内与所披露的实施例相等同的 一些方 面。应该理解，所呈现的这些方面只是为了向读者提供本发明可采 用的 一些形式的简明概述，并且这些方面并不用于限制本发明的保 护范围。实际上，本发明可以包括下面可能未阐述的多个方面。本发明提供了一种用于在数字光处理系统中提供触摸屏功能 的系统和方法。更具体地，在一个实施例中，提供了一种方法，包括为数字微镜器件上的多个微反射镜中的每个微反射镜分配唯一 标识符，向多个微反射镜中的至少一个微反射镜投影光，以及对应 于该微反射镜标识符的图案(pattern)启动该至少一个微反射镜。


本发明的优点将通过以下的详细描述并参照附图而变4寻显而 易见，附图中图1是才艮据本发明的示例性实施例的数字光处理触摸屏4见频装 置的才匡图；图2是根据本发明的示例性实施例的色轮的示意图；以及图3是示出了根据本发明的示例性实施例的用于在数字光处理 视频装置中实现触摸屏功能的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以下将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实 施例的简明说明，并没有在说明书中描述实际实施的所有特征。应当明白，在4壬何该实际实施的研发中，与^f壬^r工程或i殳计项目一样，
必须进4亍大量实施细节决策来实现研发人员的具体目标，例如，遵 守系统相关的和商业相关的约束，其随实施的不同而不相同。此外， 应当理解，该研发工作将很复杂，而且耗费时间，但是对于得益于 本发明的普通技术人员来说，仍然是常规的设计、制造、以及加工 工作。首先参考图1,图1示出了4艮据本发明的示例性实施例的DLP 触摸屏视频装置的框图，并且概括地以参考标号10来表示。在一 个实施例中，视频装置IO可以包括DLP投影电视。在另一实施例 中，^L频装置10可以包4舌基于DLP的-见频或电影4殳影4义。在又一 实施例中j见频装置可以包括其他适合的基于DLP的系统或类似系 统。-现频装置10可以包括光源12。光源12可以包括能够投影白色 或通常为白色光27的任4可适当形式的灯或灯泡。在一个实施例中， 光源12可以包括金属卣化物灯、汞汽灯、或超高性能(ultra high performance, UHP)灯。在可选实施例中，光源12可以包括一个 或多个发光二极管(白色或者彩色)。在一个实施例中，光源12如 下所述用于将白色光27投影、照射、聚焦到一个固定位置。如图1所示，示例性的—见频装置10还包4舌在光学一见线上与光 源12对齐的色轮14。图2是根据本发明的示例性实施例的色轮14 的示意图。色轮14可以包括在色轮14上排列为弧形区域的各种滤 色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b。具体地说，在示出的 实施例中，色轮14包4舌滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及 44b，其用于将白色光27转换为光的三原色(红色、绿色和蓝色) 中的一种。特别地，所示出的色轮14的实施例包4舌两个红色滤色 器40a和40b、两个绿色滤色器42a和42b、以及两个蓝色滤色器 44a和44b。应该理解，在可选实施例中，滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b的具体颜色可以改变，或者滤色器的lt量可以改变。例如， 在一个可选实施例中，色轮i4可以仅包括一个红色滤色器40a、 一个绿色滤色器42b、以及一个蓝色滤色器44a。在该实施例中，滤 色器40a、 42b和44a所占据的弧形区域可以是图2中所示滤色器 40a、 42b和44a所占据的弧形区域的两倍长(沿色轮14的圆周测 量)。在又一实施例中，根据视频装置10的结构和功能，滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b可以占据色4仑更多或者更少的表面 面积。jt匕夕卜，^口图2所示，滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及 44b中的每个均可以分别包括子扇形(sub-sector) 46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b。如以下将参考图3更详细描述的，在一个实 施例中，子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b ^f吏得4见频装 置10能够提供触摸屏功能。在一个实施例中，子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b大约占据滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b中的每个的百分之十。然而，应该理解，图2所示 的子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b中的每个的尺寸和 位置仅是示例性的。因此，在可选实施例中，子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b在滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b 内可以在尺寸和位置上进行改变。此外，应该理解，子扇形可以是 滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b的逻辑子扇形(即， 子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b不能通过任何有形的 或者物理的分隔物与滤色器分离)。接下来转到色轮14的操作，滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b中的每个均被设计为将光源12产生的白色光27转换为彩 色光30。特别地，色轮14可以被设置成绕其中心点52沿逆时针方 向51快速4t转。在一个实施例中，色轮14每秒钟S走转60次。如 上所述，光源12可以被设置为将白色光27聚焦到色轮14。在远离
光源12的色轮的对侧，可以存在积分器15，其也被称作光隧(light tunnel )。在一个实施例中，积分器15被设置成在DMD 18的表面 上均匀地分布彩色光30。因此，本领域冲支术人员应该理解，从DMD 18反射回以创建4见频的绝大部分光且可能为全部光都将通过积分 器15。由于积分器15是固定的，而色轮14是旋转的，所以可以把要 进入积分器15的光表示为沿与色轮的旋转方向相反的方向绕色轮 14旋转的固定区域54。例如，当色轮14沿逆时针方向51旋转时， 固定区域54沿顺时针方向53旋转通过滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b中的每个。因此，本领i或冲支术人员应该iU只到，在 固定区i或54经过滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b中的 每个时，进入积分器15的彩色光30将随着色轮14的每次旋转， 迅速地从红色转换为绿色、转换为蓝色、转换为红色、转换为绿色、 转换为蓝色。换句话说，由于光源12是固定的，色轮14的逆时针 旋转使得固定区域54沿顺时针方向53旋转经过色轮的各颜色。在 可选实施例中，色轮14本身可以沿顺时针方向53 S走转。本领域才支 术人员应当明白，固定区域54的尺寸和形状^/f叉是示例性的。在 可选实施例中，固定区域54的尺寸和形状可以根据系统的光学设 计而有所不同。现在返回到图1 ，视频装置10还可以包括设置在积分器的光学 视线内的DLP电路板16。 DLP电路板16可以包括DMD 18和处理 器20。如上所述，DMD 18可以包括大量微反射镜17a、 17b和17c，例如，安装在使微反射镜17在接通位置和断开位置之间倾斜的电 启动显微铰链上。从接通的微反射镜反射回的彩色光30(由参考标号34表示)被 反射至投影透镜组件24，并随后被投影在用于观看的屏幕28上。 另一方面，从断开的微反射镜反射回的彩色光(由参考标号32表
示)被引导至屏幕28旁边的视频内的其他地方，例如光吸收器22。 这样，在微反射镜被断开时，对应于该断开的微反射镜的屏幕28 上的像素没有接收到投影的彩色光30。DMD18还可以连接至处理器20。在一个实施例中，处理器20 可以接收4见频输入，并适当地控制DMD 18上的微反射镜17接通 或断开，以创建视频图像。此外，如以下将更详细描述的，处理器 20还可以用于适当地控制DMD 18上的樣i反射镜17接通或断开， 以投影可用于识别对应于每个单独的微反射镜17的像素位置的唯 一光图案(light pattern )。 ^f旦是，应该理解，在可选实施例中，处理 器20可以位于视频装置10中的其他位置。如图1所示，4见频装置IO还可以包括光笔(light pen) 26。如 以下将更详细描述的，光笔26可以在—见频装置10中实现触4莫屏功 能。更具体地i兌，当光笔26接触屏幕28的^象素位置时，其可以用 于接收投影在该像素位置上的唯一光图案。因此，在一个实施例中， 光笔26可以包括一个或多个用于接收光并将光转换为电信号的光 电二极管。但是，在其它实施例中，可以采用其他适合的光接收和 检测器件。然后，光笔26可以用于将唯一光图案传送至处理器20或碎见频 装置10中其他适合的计算装置。在该示出的实施例中，光笔26和 处理器之间通过导线或电缆连接。但是，在可选实施例中，该连接 可以是无线连4妄。当处理器20接收唯一光图案时，其可以识别投 影该唯一光图案的微反射镜17，并且依次识别光笔26接触屏幕28 的像素位置。然后，该"接触"的位置可以被传送至DMD18以实 现在屏幕28上"书写"、^皮用于向计算才几指示选择、或者净皮用于其 它适合的触摸屏应用。 图3是示出了才艮据本发明的实施例的用于在数字光处理视频装 置中实现触摸屏功能的示例性方法60的流程图。在一个实施例中， 该方法60可以通过一见频装置IO来实现。然而，在可选实施例中， 其它适当类型的视频装置、显示器、计算机等均可以执行该方法60。如在方框62中所示的，该方法60可以通过为DMD 18上的每 个樣1反射4竟17分配唯一的标识符来开始。例如，樣i反射镜17可以 被分配有表示每个微反射镜在DMD 18上的位置的行和列标识符。 可选地，每个微反射镜17均可以被分配有各自的数字标识符或文 字数字标识符。例如，每个微反射镜均可以被分配有连续数字。在 又一实施例中，可以使用其他适合的识别方案将唯一标识符分配给 每个微反射镜17。接下来，光源12可以用于将光投影在微反射镜17上，如在方 才匡64中所示。如图1所示，在一个实施例中，光源12可以通过旋 转的色轮14来投影白色光27。如方框66中所示，在光源12开始 才更影光之后，DMD 18可以用与唯一标识符相关的图案启动每个微: 反射镜17,其中，唯一标识符与该特定微反射镜17相关。例如， 如果与孩i反射销:17a相关的唯一标识符为第517列和第845 4于，则 微反射镜17a可以被设置为以传递该唯一标识符的方式被启动。更 具体地，微反射镜17a可以被设置为传送位序列1000000101 (二进 制的517)、然后传送位序列1101001101 (二进制的845 )，其中，1 对应于接通位置的孩t反射镜17, O对应于断开位置。类似地，如果 与微反射镜17b相关的唯一标识符为第518列和第845行，则微反 射镜17b可以被设置为传送位序列1000000110 (二进制的518)， 然后传送位序列1101001101 (二进制的845 )。
的时间。例如，在图1所示的实施例中，孩史反射4竟17可以祐 没置 为在固定区域54经过子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b 时投影与它们的单独的唯一标识符相关的位序列，以及在该固定区 域经过滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a、以及44b的剩余部分时投影视频图像。此外，在没有色轮的实施例中，视频装置可以被设 置为指定每种颜色的一定百分比(例如，百分之十)以投影位序列。例力口，在一个实施例中，孩i反射4竟17可以祐 没置为在每个子 扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b期间投影2比特，色轮 14每次旋转总计12比特。在该实施例中，色轮14的每个奇数次旋 转可用于才殳影唯一标识符的行成分的位序列，而色轮14的每个偶 数次旋转可用于投影唯一标识符的列成分的位序列。因此，可以对 4096 ( 12位的最大可能数)x4096的唯一行和列微反射镜的矩阵 的地址进4亍编码。此夕卜，在可选实施例中，可以采用其他适合的编 码方案。例如，在一个实施例中，可以在每个子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b期间仅投影1比特，并且可以使用色轮14的 更多次旋转来编码每个位序列(例如，两次;旋转用于列的位序列， 两次旋转用于行的位序列)。此外，在其它实施例中，可以使用其 它适合的编；马方法。现在返回到图3 ，当光30从微反射镜17反射回时，每个微反 射镜17的位序列都将在屏幕28上对应于每个微反射镜17的像素 位置处显示为光图案(方框68)。如方框72所示，然后光笔26可 以被设置为检测这些光图案。如上所述，光笔26可以包括一个或 多个被配置为将光图案转换为数字信号的光电二极管。此外，在一 个实施例中，光笔26还可以包4舌启动(activation)开关或按4丑， 其使得用户能够选择光笔26与屏幕接触是否触发触摸屏功能。如方框72所示， 一旦光笔26接收到光图案时，可以将光图案 转换成为唯一标识符。在一个实施例中，光笔26可以与色轮14同步，从而被设置为知道被投影在屏幕28上的光何时成为标识符的 一部分，而不是视频图像的一部分。因此，光笔26可以被设置为 分隔数字信号(例如，二进制位)的各部分，其中数字信号对应于 在子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b期间投影的光。当 这些部分被分隔后，可以将它们的位组合在一起以形成能够被转换 为用于樣i反射4竟17中的一个的唯一标识符的上述位序列。可选地， 光笔26可以被设置为将用于色轮14的整个旋转的比特传送至处理 器20或者其他适合的计算设备。然后，处理器20可以被设置为分 P鬲在子扇形46a、 46b、 48a、 48b、 50a、以及50b期间出现的比特。接着，如方框74中所示，处理器20 (或者其他适合的计算设 备)将识别与唯一标识符相关的微反射镜17。在一个实施例中，识 别微反射镜17可以包括确定上述方框62中哪个微反射镜被分配有 净争定唯一标识符。如方框76所示，在已经识别出与唯一标识符相关的樣i反射镜 17之后，将对应于该微反射镜17的屏幕28上的像素位置指定为"被 触摸的"。在一个实施例中，在触4莫位置上的^L频图1象的颜色可以 发生改变。例如，所有被光笔26触摸的像素位置均可以变为黑色、 白色、或者其他适合的颜色。这样，视频装置IO使得用户能够在 屏幕上书写。此外，因为光笔26的分辨率与视频装置10的显示分 辨率相同，所以光笔26能够以大大超过传统图形输入板的分辨率、 以相当低的成本实现在屏幕上书写。在另 一个实施例中，可以将被触摸的像素位置传送至使用视频 装置IO作为显示器的计算机或其他电子设备(未示出)。这样，光 笔26可以用于选择或^^L选在屏幕28上示出的项目或图标，以代替 鼠标、键盘、或其他控制设备或者作为鼠标、键盘、或其他控制设 备的补充。可选地，该实施例还可以与笔迹识别系统结合l吏用，以 允许用户将文本或图像直接写入文件或文档中。 如上所述，可以将对应于孩吏反射4竟17的屏幕28上的4象素位置 指定为"被触摸的"。但是，应该理解，在采用了 Smooth Picture 技术(即，包括使来自一个微反射镜17的光转移至多个像素位置 的调光器)的视频装置10的实施例中，在确定对应于微反射镜17 的像素位置时，还可以考虑调光器的位置。换句话说，在将像素位 置指定为被触摸时，视频装置10将确定微反射镜17和调光器的位 置，这是因为一个微反射镜17可以向多个像素位置提供光。如上所述，视频装置10以相对较低的成本提供具有高分辨率 的DLP触摸屏功能。优点在于，视频装置10不需要改变传统DLP 的光程或者光引擎结构，而且不需要专用屏幕。因此，S见频装置io可以用比传统DLP系统稍高的成本提供加强的触摸屏功能。虽然在附图中以举例说明的方式示出了具体实施例，并且在本 文中已经对其进行详细说明，但是本发明可以有各种修改和可选的 形式。应该理解，本发明并不限于所披露的特定形式。相反地，本 发明包括在由权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的所有 修改、等同物和替换。
权利要求
1.一种方法，包括为数字微镜器件(18)上的多个微反射镜(17)中的每个微反射镜分配唯一标识符；向所述多个微反射镜中的至少一个微反射镜(17a)投影光；以及以对应于所述至少一个微反射镜(17a)的标识符的图案启动所述至少一个微反射镜。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述启动包括以二进制图 案启动所述至少一个微反射镜(17a)，其中，所述标识符为数 字标识符。
3. 4艮据4又利要求1所述的方法，包括将来自所述至少一个微反射镜的光反射至与所述至少一 个微反射镜(17a)相关的像素位置，其中，所述反射将所述 图案投影到屏幕(28)上作为光图案；检测所述光图案；以及使所述光图案与对应的唯一标识符相关。
4. 根据权利要求3所述的方法，包括分P鬲在色轮(14)的子扇形(46a、 46b、 48a、 48b、 50a、 或50b)期间产生的所述光图案的一部分；以及将所述光图案转换为位序列，其中，所述唯一标识符包 ^"所述位序列。
5. 才艮据4又利要求3所述的方法，包4舌识别对应于所述标识符的所述至少一个微反射镜(17a);以及将与所述一个微反射镜(17)相关的所述像素位置指定 为被触摸的像素位置。
6. 根据权利要求3所述的方法，包括改变所述被触摸的像素位置 的显示颜色。
7 根据权利要求3所述的方法，包括将所述被触摸的像素位置传 送至电子装置。
8. 根据权利要求1所述的方法，包括启动所述多个微反射镜(17)，其中，以对应于所述多个微反射镜(17)中的每个微 反射镜的唯一标识符的图案启动每个微反射镜。
9. 4艮据4又利要求1所述方法，其中，所述分配包括为所述多个 微反射镜(17 )中的每个微反射镜分配对应于每个单独微反射 4竟(17)的4亍和列位置的标识符。
10. —种^L频装置(10)，包括屏幕(28)，包括多个像素位置；以及数字微镜器件(18)，包括多个微反射镜(17)，所述多 个微反射镜(17 )中的每个微反射镜与所述像素位置中的至少 一个像素位置相关，其中，所述数字微镜器件(18)被设置为 以识别每个单独的微反射镜(17)在所述数字微镜器件(18) 上的位置的图案启动所述微反射镜(17)。
11. 根据权利要求10所述的视频装置(10 ),包括处理器(20 )， 用于将所述图案分配给所述微反射镜(17)中的每一个。
12. 根据权利要求10所述的视频装置(10 ),其中，所述微反射镜(17 )用于将所述图案投影至所述屏幕(28 )上的所述像素位 置之一上作为光图案。
13. 根据权利要求12所述的视频装置(10 )，包括光笔(26),用于接收所述光图案；以及处理器(20)，用于识别与所述接收到的光图案相关的所 述微反射镜(17)。
14. 根据权利要求13所述的视频装置(10 )，其中，所述处理器(20 ) 用于确定与所识别出的微反射镜(17)相关的所述屏幕(28) 上的所述〗象素^f立置；以及将所确定的像素位置指定为被接触的像素位置。
15. 根据权利要求14所述的视频装置(10),其中，所述处理器(20) 用于至少部分地基于调光器的位置来确定所述屏幕(28 )上的 所述像素位置。
16. 根据权利要求13所述的视频装置(10),包括色轮(14)，其 中，所述处理器(20)用于利用与所述色轮(14)的一个或多 个子扇形(46a、 46b、 48a、 48b、 50a、和50b)相关的光来 识别所述微反射镜(17 )。
17. 根据权利要求13所述的视频装置(10 )，其中，所述光笔(26 ) 无线连接至所述处理器(20)。
18. —种方法，包4舌基于多个微反射镜(17)在数字微镜器件(18)上的各 个位置，为所述多个微反射镜中的每个微反射镜分配行和列地 址；以及以表示所述行和列地址的图案启动所述多个微反射镜 (17)中的每个微反射镜。
19. 4艮据4又利要求18所述的方法，包括将所述图案投影在屏幕(28)上的多个像素位置，其中， 每个所述像素位置均与所述多个微反射镜(17 )中的一个微反 射4免相关；以及接收所述图案中的一个。
20. 根据权利要求19所述的方法，包括确定与所确定出的微反射镜(17)相关的像素位置；以及将所述确定出的像素位置指定为被触摸的像素位置。
全文摘要
本发明提供了一种用于在数字光处理系统中提供触摸屏功能的系统和方法。更具体地说，在一个实施例中，提供了一种方法，包括为数字微镜器件(18)上的多个微反射镜(17)中的每个微反射镜分配唯一标识符；向多个微反射镜中的至少一个微反射镜(17a)投影光；以及以对应于其标识符的图案(pattern)启动该至少一个微反射镜(17a)。
文档编号G06F3/041GK101115170SQ20061010395
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者小利斯特·詹姆斯·爱德华, 蔡金波, 谢仁礼 申请人:深圳Tcl新技术有限公司