專利名稱：眼部保護裝置及方法
技術領域：
本發明有關一種眼部保護裝置及方法，特別關于一種用于光學儀器的眼部保護裝置及方法。
背景技術：
部分光學儀器，例如量測用光學儀器或投影用光學設備，會發射出一亮度較大的光束至一特定區域。若使用者的眼睛不慎進入至該特定區域中，使用者的眼部可能會因為被該光束照射到而不舒服、甚至受傷。若光束為一激光光束時，更有可能造成使用者失明。有鑒于此，提供一種可用于光學儀器的眼部保護裝置或方法，以讓使用者的眼部免于受到光學儀器的強光照射而受傷，乃為此業界亟待解決的問題。

發明內容
本發明的主要目的在于提供一種眼部保護裝置及方式，其可在使用者進入一光學儀器的掃瞄區域(特定區域)內時，讓光學儀器暫時停止發射可見光束至使用者的眼部。為達上述目的，本發明所揭露的眼部保護裝置，應用于一光學儀器。光學儀器具有一掃瞄鏡元件及與掃瞄鏡元件光學地(optically)耦合的一可見光源，且光學儀器經由可見光源發射一可見光束至掃描鏡兀件，掃描鏡兀件再反射可見光束以發射出一掃貓區域。而眼部保護裝置包括一人眼辨識模塊及一控制模塊。人眼辨識模塊用以判斷位于掃瞄區域中的至少一眼部區域，并包含一非可見光源；非可見光源與掃瞄鏡元件光學地耦合，并用以產生一非可見光束至掃瞄鏡元件，掃瞄鏡元件用以反射非可見光束，使非可見光束與可見光束同步地發射至掃瞄區域；控制模塊電性連接人眼辨識模塊及光學儀器，且用以產生一控制信號至光學儀器，使得光學儀器至少于眼部區域內停止發射可見光束。為達上述目的，本發明所揭露的眼部保護方法，應用于一光學儀器。光學儀器具有一掃瞄鏡元件及與掃瞄鏡元件光學地耦合的一可見光源，且光學儀器經由可見光源發射一可見光束至掃描鏡元件，掃描鏡元件再反射可見光束以投射出一掃瞄區域。眼部保護方法包括步驟:發射出一非可見光束于掃瞄區域中，其中非可見光束與可見光束為同步地被發射至掃瞄區域中；接收非可見光束于掃瞄區域中的一反射非可見光；根據反射非可見光判斷位于掃瞄區域中的至少一眼部區域；以及產生一控制信號至光學儀器，使得光學儀器至少于眼部區域內停止發射該可見光束。為讓上述目的、技術特征及優點能更明顯易懂，下文以較佳的實施例配合附圖進行詳細說明。


圖1為本發明的眼部保護裝置的第一較佳實施例的功能方塊圖；圖2為本發明的眼部保護裝置的第一較佳實施例的示意圖；圖3為圖2的眼部保護裝置及光學儀器的詳細示意圖4為本發明的眼部保護裝置的第一較佳實施例的另一示意圖；圖5為本發明的眼部保護裝置的第一較佳實施例的又一示意圖；圖6為本發明的眼部保護裝置的第二較佳實施例的示意圖；圖7為本發明的眼部保護裝置的第三較佳實施例的示意圖；圖8為本發明的眼部保護方法的一較佳實施例的流程圖；以及圖9為圖8所示的眼部保護方法的步驟S801的細部流程圖。主要元件符號說明:1、I’、I”眼部保護裝置11人眼辨識模塊111非可見光源112非可見光感測器113聚光透鏡12控制模塊2光學儀器21可見光源211紅色可見光束產生器212綠色可見光束產生器213藍色可見光束產生器22掃瞄鏡元件221反射鏡3可見光束3A紅色可見光束3B綠色可見光束3C藍色可見光束31可見光點4非可見光束41非可見光點42反射非可見光5掃瞄區域51掃瞄軌跡6使用者61眼部區域步驟S801 至 805步驟S901 至 90具體實施例方式請參閱圖1及圖2所示，分別為本發明的眼部保護裝置的第一較佳實施例的功能方塊圖及示意圖。該眼部保護裝置I可應用于一光學儀器2，而該光學儀器2可為投影機、激光筆或量測設備等可發出強光束的光學儀器；本實施例中，光學儀器2將以投影機為例。
光學儀器2具有一可見光源21及一掃貓鏡元件(scanning mirrorcomponent) 22。可見光源21至少可發射出一可見光束3,而可見光源21與掃貓鏡兀件22光學地耦合(optically coupled)，意指掃瞄鏡元件22位于可見光源21所發射出的可見光束3的光路上，因此可見光源21所發射出的可見光束3可抵達至掃瞄鏡元件22。可見光源21可為一可見激光光源，而可見光束3可為一激光可見光束等準直光束。請配合參閱圖3所示，為圖2的眼部保護裝置及光學儀器的一詳細示意圖。由于光學儀器2為投影機，為了能投射出彩色影像，可見光源21需依序地或同時地發射出不同顏色的可見光束3。為達上述目的，可見光源21可包括一紅色可見光束產生器211、一綠色可見光束產生器212及一藍色可見光束產生器213 ;紅色可見光束產生器211、綠色可見光束產生器212及藍色可見光束產生器213可依序或同時發射出紅色可見光束3A、綠色可見光束3B及藍色可見光束3C。需說明的是，若光學儀器2非彩色投影機(例如激光筆等)，可見光源21可只需發射單一顏色的可見光束3。掃貓鏡兀件22為一微機電系統(MEMS),其具有一可電或磁驅動的反射鏡221,其驅動原理可以靜電力驅動、以磁力驅動或以靜電力與磁力協同作動。而該反射鏡221可沿著兩相互交錯的軸(圖未示)旋轉或擺動。當可見光束3抵達至掃瞄鏡元件22，其抵達至反射鏡221，然后被反射至一掃瞄區域5而在掃瞄區域5上形成一可見光點31。當反射鏡221沿著兩相互交錯的軸旋轉時，形成于掃瞄區域5上的可見光點31會沿著一掃瞄軌跡51移動而構成影像。掃瞄區域5即為掃瞄軌跡51的分布區域，因此掃瞄軌跡51變長時，掃瞄區域5會隨之增加。需說明的是，若光學儀器2是激光筆時，則當可見光束3抵達至掃瞄鏡組件22，其抵達至反射鏡221，然后被反射至一掃瞄區域5而在掃瞄區域5上形成一可見光點31后，隨即關閉可見光源21，并于反射鏡221沿著兩相互交錯的軸旋轉回到初始可見光點31所在的位置后，開啟可見光源21發射單一顏色的可見光束3，如此即可使得激光筆投射出的可見光點31維持在相同位置以達到標示的效果。上述的掃瞄鏡元件22、反射鏡221、掃瞄區域5及掃瞄軌跡51等的進一步說明可至少經由參考下列美國專利申請案而獲得:US 2011/0164223、US2005/0280331、US6359718 及 US 2009/0284622。請參閱圖4及圖5所示，分別為本發明的眼部保護裝置的第一較佳實施例的另一及又一示意圖。眼部保護裝置I可在一使用者6進入至光學儀器2與掃瞄區域5之間時，至少判斷出使用者6的眼部區域61是否位于掃瞄區域5中。若眼部區域61位于掃瞄區域5中時，眼部保護裝置I可使光學儀器2暫時停止發射可見光束3至使用者6的眼部區域61，使得使用者6的眼部區域61不會被可見光束3照射到而受傷。眼部區域61的范圍為可調整的，本實施例中，眼部區域61至少涵蓋使用者6的一額頭至使用者6的一下巴；若為得到更好的保護效果，眼部區域61可涵蓋更大的范圍。若為得到較好的投影效果，眼部區域61可只涵蓋使用者6的眼睛。以下將更詳細地說明眼部保護裝置I的實施方式。眼部保護裝置I可內建于光學儀器2，亦即眼部保護裝置I可作為光學儀器2的一組件，設置于光學儀器2的一殼體(如激光筆的筆身或是投影機的機殼)中。眼部保護裝置I包括一人眼辨識模塊11及一控制模塊12。人眼辨識模塊11用以判斷出位于掃瞄區域5中的至少一眼部區域61 ;若掃瞄區域5中有多個眼部區域61 (表示有多個使用者6位于光學儀器2與掃瞄區域5間)，人眼辨識模塊11也可分別判斷出該些眼部區域61位于掃瞄區域5的何處。人眼辨識模塊11可與光學儀器2的掃瞄鏡元件22電性連接，且可包括一非可見光源111、至少一非可見光感測器112及一聚光透鏡113。非可見光源111可產生一人眼無法看見的非可見光束4，例如紅外激光光束或紫外激光光束等，因此非可見光源111可包括一紅外光產生器或一紫外光產生器等。非可見光源111可與光學儀器2的掃瞄鏡元件22光學地耦合，因此非可見光源111所發射出的非可見光束4可抵達至掃瞄鏡元件22。當非可見光束4抵達至掃瞄鏡元件22時，掃瞄鏡元件22的反射鏡221會反射非可見光束4，使非可見光束4發射至掃瞄區域5而在掃瞄區域5上形成一非可見光點41。當掃貓鏡兀件22的反射鏡221轉動時,形成于掃貓區域5上的非可見光點41會隨之移動。本實施例中，非可見光束4的光路與可見光束3的光路平行且極為接近(或重迭)，因此非可見光點41的移動軌跡也會與可見光點31的一致；換言之，非可見光點41也會沿著掃瞄軌跡51移動。若可見光源21與非可見光源111同步地發射出可見光束3與非可見光束4時,掃瞄鏡元件22可耦合非可見光束4與可見光束3，使其二者被同步地發射至掃瞄區域5，并可使形成于掃瞄區域5上的可見光點31及非可見光點41同步地沿著掃瞄軌跡51移動。非可見光感測器112可接收非可見光束4于掃瞄區域5上的一反射非可見光(reflective invisible light)42。詳言之，當非可見光束4撞擊到位于掃貓區域5中的物體(例如投影步幕、墻壁或使用者6)時，會在該物體上反射而產生反射非可見光42，而非可見光感測器112可偵測到反射非可見光42，并輸出一感測信號。聚光透鏡113設置于非可見光感測器112的一入光側，其用以匯聚反射非可見光42，使得照射至非可見光感測器112的反射非可見光42的光強度增加。如此，非可見光感測器112可較容易地感測到反射非可見光42。需說明的是，若非可見光感測器112的感測能力較好(可偵測到強度較弱的非可見光)時，則聚光透鏡113可省略。人眼辨識模塊11可經由「非可見光束4從非可見光源111發射出」到「反射非可見光42被非可見光感測器112接收到」之間的時間，來計算出人眼辨識模塊11與「掃瞄區域5中非可見光束4的非可見光點41所在處」之間的距離；換言之，人眼辨識模塊11至少可經由飛行時間法(time of flight)來測量距離，人眼辨識模塊11也可經由相位差法或三角量測法等方法來測量距離。非可見光點41與人眼辨識模塊11的距離可由上述方式推得，而非可見光點41位于掃瞄區域5的位置坐標可經由掃瞄鏡元件22的反射鏡221的旋轉角度來推得。當掃瞄軌跡51上的每一個非可見光點41與人眼辨識模塊11的距離皆已知后，配合非可見光點41的位置位標，人眼辨識模塊11即可建構出掃瞄區域5中物體的三維虛擬模型，并經由該三維虛擬模型來判斷物體是否為使用者6的眼部區域61。若判斷為使用者6的眼部區域61，人眼辨識模塊11會輸出該眼部區域61位于掃瞄區域5中的位置坐標。控制模塊12電性連接人眼辨識模塊11及光學儀器2。詳言之，控制模塊12電性連接人眼辨識模塊11，以接受眼部區域61位于掃瞄區域5中的位置坐標。接收位置坐標后，控制模塊12會依據位置坐標來產生一控制信號(第一控制信號)至光學儀器2，使得光學儀器2至少于眼部區域61內停止發射可見光束3。也就是說，若可見光束3于掃瞄區域5上所形成的可見光點31即將或已進入至眼部區域61內時，光學儀器2會暫時讓可見光源21停止發射可見光束3 (如圖5所示)。如此，眼部區域61內即不會被可見光束3照射到，以確保使用者6的眼部區域61不會受到傷害；此時，眼部區域61內將無影像呈現。而若當使用者移動激光筆使得可見光點31即將或已進入至眼部區域61內時，光學儀器2也會暫時讓可見光源21停止發射可見光束3。如此，眼部區域61內即不會被可見光束3照射到，以確保使用者6的眼部區域61不會受到傷害。待可見光點31即將移動或已移動至眼部區域61外時，控制模塊12可產生另一控制信號(第二控制信號)至光學儀器2，使得光學儀器2于眼部區域61外繼續發射可見光束3 (如圖4所示)。如此，眼部區域61外的影像會繼續呈現給觀眾觀看。由于可見光源21為激光光源,光學儀器2在接收到第一或第二控制信號后,可立即使可見光源21關閉或開啟。如此，不會因為可見光源21關閉或開啟的延遲，而造成可見光束3照射至使用者6的眼部區域61內，或是造成眼部區域61外的影像非完整地呈現。需說明的是，非可見光束4進入至眼部區域61內時，人眼辨識模塊11不會將其關閉，而是會持續發射非可見光束4，這是因為非可見光束4不易對人眼造成傷害。且非可見光束4的持續發射，若眼部區域61的位置有變化時，人眼辨識模塊11可立即偵測出而更新眼部區域61的位置位標。于其它實施方式中，若人眼辨識模塊11判斷出掃瞄區域5存在有使用者6的眼部區域61時，控制模塊12可輸出一切斷信號(第三控制信號)至光學儀器2，使得光學儀器2停止發射可見光束3至掃瞄區域5中，無論此時可見光束3是否于眼部區域61內；此舉可使得位于掃瞄區域5中的使用者6無論如何移動，也不會被任何可見光束3照射到。光學儀器2會持續停止發射可見光束3，直到眼部區域61消失于掃瞄區域5中。也就是說，人眼辨識模塊11若判斷出掃瞄區域5沒有眼部區域61存在時，控制信號12即會停止輸出該切斷信號，使得光學儀器2又可發射可見光束3至掃瞄區域5中而呈現影像。請參閱圖6所示，為本發明的眼部保護裝置的第二較佳實施例的示意圖。第二較佳實施例的眼部保護裝置I’與第一較佳實施例的眼部保護裝置I不同處在于:眼部保護裝置I’并非全部設置于光學儀器2中，其人眼辨識模塊11及控制模塊12設置于光學儀器2夕卜，但仍與光學儀器2電性連接。此外，眼部保護裝置I’的控制模塊12可為一個人電腦。請參閱圖7所示，為本發明的眼部保護裝置的第三較佳實施例的示意圖。第三較佳實施例的眼部保護裝置I”與前述較佳實施例的眼部保護裝置I及I’不同處在于:眼部保護裝置I”的人眼辨識模塊11包括數個非可見光感測器112，且該些非可見光感測器112分別位于不同的位置。舉例而言，其中一個非可見光感測器112設置于光學儀器2內，而另一個設置于光學儀器2的上方。該些非可見光感測器112可分別從不同位置接收非可見光束4于掃瞄區域5的反射非可見光42。如此,若非可見光束4于掃貓區域5中的某一處所造成的反射非可見光42無法讓設置于光學儀器2內的非可見光感測器112偵測到，可能是因為該非可見光感測器112被遮蔽住或是未位于反射非可見光42的光路上，其它位置的非可見光感測器112仍可感測到反射非可見光42，使得該處相對于人眼辨識模塊11的距離依然可獲得。以上為本發明的眼部保護裝置的各實施例的說明。接著說明本發明的眼部保護方法，該眼部保護方法至少可由上述該等眼部保護裝置1、1’及I”來實現。請參閱圖8所示，為本發明的眼部保護方法的一較佳實施例的流程圖，并請一并參閱圖1、圖2、圖4及圖5。該眼部保護方法可應用于光學儀器2中，而該光學儀器2具有可見光源21及掃瞄鏡元件22 ;可見光源21可發出可見光束3至掃瞄鏡元件22，而掃瞄鏡元件22再反射可見光束3以投射至掃瞄區域5 ;光學儀器2的詳細說明已于前述為之，故在此省略之。眼部保護方法可在光學儀器2啟動后開始執行。執行時，眼部保護方法首先會執行步驟S801，也就是判斷是否有至少一眼部區域61位于掃瞄區域5中；若判斷沒有，此時使用者6的眼部區域61并沒有位于掃瞄區域5中(如圖2所示)，而眼部保護方法會繼續執行步驟S801。若判斷有眼部區域61于掃瞄區域5中時，則眼部保護方法將會執行步驟S803，也就是判斷光學儀器2的可見光束3是否發射或即將發射至眼部區域61中。若判斷為是，此時可見光束3可能會照射到使用者6的眼部區域61 (如圖5所示)，眼部保護方法將會執行步驟S805，也就是產生一控制信號(第一控制信號)至光學儀器2，使光學儀器2至少在眼部區域61內停止發射可見光束3。若眼部保護方法于步驟S803中若判斷為否，此時可見光束3還是發射至眼部區域61外，不會對使用者6的眼部造成傷害(如圖4所示);因此眼部保護方法會執行步驟S807，也就是產生另一控制信號(第二控制信號)至光學儀器2，使得光學儀器2可在眼部區域61外繼續發射可見光束3。步驟S805或S807執行完后，眼部保護方法會再度執行步驟S801，判斷掃瞄區域5中是否還存在眼部區域61。需說明的是，于其它實施例中，眼部保護方法于步驟S801中若判斷為是時，眼部保護方法也可直接地執行步驟S805，而不會去執行步驟S803及S807。如此，無論可見光束3是否被發射至眼部區域61內，眼部保護方法皆會使光學儀器2停止發射可見光束3，直到眼部區域61消失于該掃瞄區域5中(也就是步驟S801的判斷結果為「否」時)。請參閱圖9所示，為圖8所示的眼部保護方法的步驟S801的細部流程圖，并請一并參閱圖1、圖2、圖4及圖5。眼部保護方法在判斷掃瞄區域5中是否有眼部區域61時(即步驟S801)，可采取以下方式。首先，發射出一非可見光束4于掃瞄區域5中(步驟S901);此步驟可透過非可見光源111及光學儀器2的掃瞄鏡元件22來實現，且非可見光束4與可見光束3可同步地被發射于掃瞄區域5中，以使得形成于掃瞄區域5上的可見光點31及非可見光點41可同步地移動。接著，接收非可見光束4于掃瞄區域5中的一反射非可見光42 (步驟S903，如圖2所示)；或者，從數個不同的位置接收非可見光束4于掃瞄區域5上的反射非可見光42 (步驟S905，如圖7所示)。此步驟可經由非可見光感測器112來實現。在步驟S903或S905執行后，眼部保護方法將根據一或多個反射非可見光42來判斷位于掃瞄區域5中的至少一眼部區域61 (步驟S907)。爾后，于非可見光束4移動至眼部區域61內時，持續發射非可見光束4 (步驟S909);換言之，非可見光束4無論照射于掃瞄區域5的何處，非可見光束4皆不會停止被發射。綜合上述，本發明的眼部保護裝置及方法至少具有以下特點:1、眼部保護裝置及方法可使光學儀器所產生的可見光束不會或不易照射到使用者的眼部區域，使得使用者的眼部不會受傷；2、眼部保護裝置及方法可使光學儀器只會在掃瞄區域的眼部區域內停止發射可見光束，而眼部區域外依然可被可見光束照射；3、眼部保護裝置及方法可利用光學儀器的掃瞄鏡裝置來發射非可見光束，以使眼部保護裝置及方法的實施較為容易；以及4、由于非可見光束不易對人眼造成害，非可見光束可持續地發射至掃瞄區域，以使眼部保護裝置及方法可一直監控位于掃瞄區域中的物體輪廓的變化。上述的實施例僅用來例舉本發明的實施方面，以及闡釋本發明的技術特征，并非用來限制本發明的保護范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發明所主張的范圍，本發明的權利保護范圍應以權利要求書為準。
權利要求
1.一種眼部保護裝置，應用于一光學儀器，其中該光學儀器具有一掃瞄鏡元件及與該掃瞄鏡元件光學地耦合的一可見光源，且該光學儀器經由該可見光源發射一可見光束至該掃描鏡元件，該掃描鏡元件再反射該可見光束以發射出一掃瞄區域，該眼部保護裝置包括: 一人眼辨識模塊，用以判斷位于該掃瞄區域中的至少一眼部區域，該人眼辨識模塊包含一非可見光源，該非可見光源與該掃貓鏡兀件光學地稱合，并用以產生一非可見光束至該掃瞄鏡元件，而該掃瞄鏡元件用以反射該非可見光束，使該非可見光束與該可見光束同步發射至該掃瞄區域；以及 一控制模塊，電性連接該人眼辨識模塊及該光學儀器，該控制模塊用以產生一控制信號至該光學儀器，使得該光學儀器至少于該眼部區域內停止發射該可見光束。
2.如權利要求1所述的眼部保護裝置，其中該可見光源至少包括一紅色可見光束產生器、一綠色可見光束產生器及一藍色可見光束產生器。
3.如權利要求1所述的眼部保護裝置，其中該非可見光源包括一紅外光產生器或一紫外光產生器。
4.如權利要求1所述的眼部保護裝置，其中該人眼辨識模塊更包括至少一非可見光感測器，用以接收該非可見光束于該掃瞄區域上的一反射非可見光。
5.如權利要求1所述的眼部保護裝置，其中該人眼辨識模塊包括數個非可見光感測器，分別用以從不同位置接收該非可見光束于該掃瞄區域上的一反射非可見光。
6.如權利要求4或5所述的眼部保護裝置，其中該人眼辨識模塊包括一聚光透鏡，設置于該非可見光感測器的一入光 側。
7.如權利要求1項所述的眼部保護裝置，其中該眼部區域至少涵蓋一使用者的一額頭至該使用者的一下巴。
8.—種眼部保護方法，應用于一光學儀器，其中該光學儀器具有一掃瞄鏡元件及與該掃瞄鏡元件光學地耦合的一可見光源，且該光學儀器經由該可見光源發射一可見光束至該掃描鏡元件，該掃描鏡元件再反射該可見光束以投射出一掃瞄區域，該眼部保護方法包括步驟: 發射出一非可見光束于該掃瞄區域中，其中該非可見光束與該可見光束為同步地被發射于該掃貓區域中； 接收該非可見光束于該掃貓區域中的一反射非可見光； 根據該反射非可見光判斷位于該掃瞄區域中的至少一眼部區域；以及 產生一控制信號至該光學儀器，使得該光學儀器至少于該眼部區域內停止發射該可見光束。
9.如權利要求8所述的眼部保護方法，更包括步驟:產生另一控制信號至該光學儀器，使得該光學儀器于該眼部區域外繼續發射該可見光束。
10.如權利要求8所述的眼部保護方法，其中該光學儀器停止發射該可見光束，直到該眼部區域消失于該掃瞄區域中。
11.如權利要求8所述的眼部保護方法，更包括步驟: 從數個不同的位置接收該非可見光束于該掃瞄區域中的該反射非可見光。
12.如權利要求8所述的眼部保護方法，更包括步驟:于該非可見光束移動至該眼部區域內時，持續發射該 非可見光束。
全文摘要
本發明為一種眼部保護裝置及方法，應用于一光學儀器。光學儀器具有一掃瞄鏡元件及一與掃瞄鏡元件光學地耦合的可見光源，且光學儀器經由可見光源發射一可見光束至掃描鏡元件，掃描鏡元件再反射可見光束以發射出一掃瞄區域。而眼部保護裝置及方法可判斷位于掃瞄區域中的至少一眼部區域，然后使光學儀器至少于眼部區域內停止發射可見光束。
文檔編號G02B26/10GK103197415SQ20121001879
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月20日 優先權日2012年1月4日
發明者沈宏祥, 林旻進, 姜崇義 申請人:華新麗華股份有限公司