专利名称：眼部保护装置及方法
技术领域：
本发明有关一种眼部保护装置及方法，特别关于一种用于光学仪器的眼部保护装置及方法。
背景技术：
部分光学仪器，例如量测用光学仪器或投影用光学设备，会发射出一亮度较大的光束至一特定区域。若使用者的眼睛不慎进入至该特定区域中，使用者的眼部可能会因为被该光束照射到而不舒服、甚至受伤。若光束为一激光光束时，更有可能造成使用者失明。有鉴于此，提供一种可用于光学仪器的眼部保护装置或方法，以让使用者的眼部免于受到光学仪器的强光照射而受伤，乃为此业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种眼部保护装置及方式，其可在使用者进入一光学仪器的扫瞄区域(特定区域)内时，让光学仪器暂时停止发射可见光束至使用者的眼部。为达上述目的，本发明所揭露的眼部保护装置，应用于一光学仪器。光学仪器具有一扫瞄镜元件及与扫瞄镜元件光学地(optically)耦合的一可见光源，且光学仪器经由可见光源发射一可见光束至扫描镜兀件，扫描镜兀件再反射可见光束以发射出一扫猫区域。而眼部保护装置包括一人眼辨识模块及一控制模块。人眼辨识模块用以判断位于扫瞄区域中的至少一眼部区域，并包含一非可见光源；非可见光源与扫瞄镜元件光学地耦合，并用以产生一非可见光束至扫瞄镜元件，扫瞄镜元件用以反射非可见光束，使非可见光束与可见光束同步地发射至扫瞄区域；控制模块电性连接人眼辨识模块及光学仪器，且用以产生一控制信号至光学仪器，使得光学仪器至少于眼部区域内停止发射可见光束。为达上述目的，本发明所揭露的眼部保护方法，应用于一光学仪器。光学仪器具有一扫瞄镜元件及与扫瞄镜元件光学地耦合的一可见光源，且光学仪器经由可见光源发射一可见光束至扫描镜元件，扫描镜元件再反射可见光束以投射出一扫瞄区域。眼部保护方法包括步骤:发射出一非可见光束于扫瞄区域中，其中非可见光束与可见光束为同步地被发射至扫瞄区域中；接收非可见光束于扫瞄区域中的一反射非可见光；根据反射非可见光判断位于扫瞄区域中的至少一眼部区域；以及产生一控制信号至光学仪器，使得光学仪器至少于眼部区域内停止发射该可见光束。为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文以较佳的实施例配合附图进行详细说明。
图1为本发明的眼部保护装置的第一较佳实施例的功能方块图；图2为本发明的眼部保护装置的第一较佳实施例的示意图；图3为图2的眼部保护装置及光学仪器的详细示意图4为本发明的眼部保护装置的第一较佳实施例的另一示意图；图5为本发明的眼部保护装置的第一较佳实施例的又一示意图；图6为本发明的眼部保护装置的第二较佳实施例的示意图；图7为本发明的眼部保护装置的第三较佳实施例的示意图；图8为本发明的眼部保护方法的一较佳实施例的流程图；以及图9为图8所示的眼部保护方法的步骤S801的细部流程图。主要元件符号说明:1、I’、I”眼部保护装置11人眼辨识模块111非可见光源112非可见光感测器113聚光透镜12控制模块2光学仪器21可见光源211红色可见光束产生器212绿色可见光束产生器213蓝色可见光束产生器22扫瞄镜元件221反射镜3可见光束3A红色可见光束3B绿色可见光束3C蓝色可见光束31可见光点4非可见光束41非可见光点42反射非可见光5扫瞄区域51扫瞄轨迹6使用者61眼部区域步骤S801 至 805步骤S901 至 90具体实施例方式请参阅图1及图2所示，分别为本发明的眼部保护装置的第一较佳实施例的功能方块图及示意图。该眼部保护装置I可应用于一光学仪器2，而该光学仪器2可为投影机、激光笔或量测设备等可发出强光束的光学仪器；本实施例中，光学仪器2将以投影机为例。
光学仪器2具有一可见光源21及一扫猫镜元件(scanning mirrorcomponent) 22。可见光源21至少可发射出一可见光束3,而可见光源21与扫猫镜兀件22光学地耦合(optically coupled)，意指扫瞄镜元件22位于可见光源21所发射出的可见光束3的光路上，因此可见光源21所发射出的可见光束3可抵达至扫瞄镜元件22。可见光源21可为一可见激光光源，而可见光束3可为一激光可见光束等准直光束。请配合参阅图3所示，为图2的眼部保护装置及光学仪器的一详细示意图。由于光学仪器2为投影机，为了能投射出彩色影像，可见光源21需依序地或同时地发射出不同颜色的可见光束3。为达上述目的，可见光源21可包括一红色可见光束产生器211、一绿色可见光束产生器212及一蓝色可见光束产生器213 ;红色可见光束产生器211、绿色可见光束产生器212及蓝色可见光束产生器213可依序或同时发射出红色可见光束3A、绿色可见光束3B及蓝色可见光束3C。需说明的是，若光学仪器2非彩色投影机(例如激光笔等)，可见光源21可只需发射单一颜色的可见光束3。扫猫镜兀件22为一微机电系统(MEMS),其具有一可电或磁驱动的反射镜221,其驱动原理可以静电力驱动、以磁力驱动或以静电力与磁力协同作动。而该反射镜221可沿着两相互交错的轴(图未示)旋转或摆动。当可见光束3抵达至扫瞄镜元件22，其抵达至反射镜221，然后被反射至一扫瞄区域5而在扫瞄区域5上形成一可见光点31。当反射镜221沿着两相互交错的轴旋转时，形成于扫瞄区域5上的可见光点31会沿着一扫瞄轨迹51移动而构成影像。扫瞄区域5即为扫瞄轨迹51的分布区域，因此扫瞄轨迹51变长时，扫瞄区域5会随之增加。需说明的是，若光学仪器2是激光笔时，则当可见光束3抵达至扫瞄镜组件22，其抵达至反射镜221，然后被反射至一扫瞄区域5而在扫瞄区域5上形成一可见光点31后，随即关闭可见光源21，并于反射镜221沿着两相互交错的轴旋转回到初始可见光点31所在的位置后，开启可见光源21发射单一颜色的可见光束3，如此即可使得激光笔投射出的可见光点31维持在相同位置以达到标示的效果。上述的扫瞄镜元件22、反射镜221、扫瞄区域5及扫瞄轨迹51等的进一步说明可至少经由参考下列美国专利申请案而获得:US 2011/0164223、US2005/0280331、US6359718 及 US 2009/0284622。请参阅图4及图5所示，分别为本发明的眼部保护装置的第一较佳实施例的另一及又一示意图。眼部保护装置I可在一使用者6进入至光学仪器2与扫瞄区域5之间时，至少判断出使用者6的眼部区域61是否位于扫瞄区域5中。若眼部区域61位于扫瞄区域5中时，眼部保护装置I可使光学仪器2暂时停止发射可见光束3至使用者6的眼部区域61，使得使用者6的眼部区域61不会被可见光束3照射到而受伤。眼部区域61的范围为可调整的，本实施例中，眼部区域61至少涵盖使用者6的一额头至使用者6的一下巴；若为得到更好的保护效果，眼部区域61可涵盖更大的范围。若为得到较好的投影效果，眼部区域61可只涵盖使用者6的眼睛。以下将更详细地说明眼部保护装置I的实施方式。眼部保护装置I可内建于光学仪器2，亦即眼部保护装置I可作为光学仪器2的一组件，设置于光学仪器2的一壳体(如激光笔的笔身或是投影机的机壳)中。眼部保护装置I包括一人眼辨识模块11及一控制模块12。人眼辨识模块11用以判断出位于扫瞄区域5中的至少一眼部区域61 ;若扫瞄区域5中有多个眼部区域61 (表示有多个使用者6位于光学仪器2与扫瞄区域5间)，人眼辨识模块11也可分别判断出该些眼部区域61位于扫瞄区域5的何处。人眼辨识模块11可与光学仪器2的扫瞄镜元件22电性连接，且可包括一非可见光源111、至少一非可见光感测器112及一聚光透镜113。非可见光源111可产生一人眼无法看见的非可见光束4，例如红外激光光束或紫外激光光束等，因此非可见光源111可包括一红外光产生器或一紫外光产生器等。非可见光源111可与光学仪器2的扫瞄镜元件22光学地耦合，因此非可见光源111所发射出的非可见光束4可抵达至扫瞄镜元件22。当非可见光束4抵达至扫瞄镜元件22时，扫瞄镜元件22的反射镜221会反射非可见光束4，使非可见光束4发射至扫瞄区域5而在扫瞄区域5上形成一非可见光点41。当扫猫镜兀件22的反射镜221转动时,形成于扫猫区域5上的非可见光点41会随之移动。本实施例中，非可见光束4的光路与可见光束3的光路平行且极为接近(或重迭)，因此非可见光点41的移动轨迹也会与可见光点31的一致；换言之，非可见光点41也会沿着扫瞄轨迹51移动。若可见光源21与非可见光源111同步地发射出可见光束3与非可见光束4时,扫瞄镜元件22可耦合非可见光束4与可见光束3，使其二者被同步地发射至扫瞄区域5，并可使形成于扫瞄区域5上的可见光点31及非可见光点41同步地沿着扫瞄轨迹51移动。非可见光感测器112可接收非可见光束4于扫瞄区域5上的一反射非可见光(reflective invisible light)42。详言之，当非可见光束4撞击到位于扫猫区域5中的物体(例如投影步幕、墙壁或使用者6)时，会在该物体上反射而产生反射非可见光42，而非可见光感测器112可侦测到反射非可见光42，并输出一感测信号。聚光透镜113设置于非可见光感测器112的一入光侧，其用以汇聚反射非可见光42，使得照射至非可见光感测器112的反射非可见光42的光强度增加。如此，非可见光感测器112可较容易地感测到反射非可见光42。需说明的是，若非可见光感测器112的感测能力较好(可侦测到强度较弱的非可见光)时，则聚光透镜113可省略。人眼辨识模块11可经由「非可见光束4从非可见光源111发射出」到「反射非可见光42被非可见光感测器112接收到」之间的时间，来计算出人眼辨识模块11与「扫瞄区域5中非可见光束4的非可见光点41所在处」之间的距离；换言之，人眼辨识模块11至少可经由飞行时间法(time of flight)来测量距离，人眼辨识模块11也可经由相位差法或三角量测法等方法来测量距离。非可见光点41与人眼辨识模块11的距离可由上述方式推得，而非可见光点41位于扫瞄区域5的位置坐标可经由扫瞄镜元件22的反射镜221的旋转角度来推得。当扫瞄轨迹51上的每一个非可见光点41与人眼辨识模块11的距离皆已知后，配合非可见光点41的位置位标，人眼辨识模块11即可建构出扫瞄区域5中物体的三维虚拟模型，并经由该三维虚拟模型来判断物体是否为使用者6的眼部区域61。若判断为使用者6的眼部区域61，人眼辨识模块11会输出该眼部区域61位于扫瞄区域5中的位置坐标。控制模块12电性连接人眼辨识模块11及光学仪器2。详言之，控制模块12电性连接人眼辨识模块11，以接受眼部区域61位于扫瞄区域5中的位置坐标。接收位置坐标后，控制模块12会依据位置坐标来产生一控制信号(第一控制信号)至光学仪器2，使得光学仪器2至少于眼部区域61内停止发射可见光束3。也就是说，若可见光束3于扫瞄区域5上所形成的可见光点31即将或已进入至眼部区域61内时，光学仪器2会暂时让可见光源21停止发射可见光束3 (如图5所示)。如此，眼部区域61内即不会被可见光束3照射到，以确保使用者6的眼部区域61不会受到伤害；此时，眼部区域61内将无影像呈现。而若当使用者移动激光笔使得可见光点31即将或已进入至眼部区域61内时，光学仪器2也会暂时让可见光源21停止发射可见光束3。如此，眼部区域61内即不会被可见光束3照射到，以确保使用者6的眼部区域61不会受到伤害。待可见光点31即将移动或已移动至眼部区域61外时，控制模块12可产生另一控制信号(第二控制信号)至光学仪器2，使得光学仪器2于眼部区域61外继续发射可见光束3 (如图4所示)。如此，眼部区域61外的影像会继续呈现给观众观看。由于可见光源21为激光光源,光学仪器2在接收到第一或第二控制信号后,可立即使可见光源21关闭或开启。如此，不会因为可见光源21关闭或开启的延迟，而造成可见光束3照射至使用者6的眼部区域61内，或是造成眼部区域61外的影像非完整地呈现。需说明的是，非可见光束4进入至眼部区域61内时，人眼辨识模块11不会将其关闭，而是会持续发射非可见光束4，这是因为非可见光束4不易对人眼造成伤害。且非可见光束4的持续发射，若眼部区域61的位置有变化时，人眼辨识模块11可立即侦测出而更新眼部区域61的位置位标。于其它实施方式中，若人眼辨识模块11判断出扫瞄区域5存在有使用者6的眼部区域61时，控制模块12可输出一切断信号(第三控制信号)至光学仪器2，使得光学仪器2停止发射可见光束3至扫瞄区域5中，无论此时可见光束3是否于眼部区域61内；此举可使得位于扫瞄区域5中的使用者6无论如何移动，也不会被任何可见光束3照射到。光学仪器2会持续停止发射可见光束3，直到眼部区域61消失于扫瞄区域5中。也就是说，人眼辨识模块11若判断出扫瞄区域5没有眼部区域61存在时，控制信号12即会停止输出该切断信号，使得光学仪器2又可发射可见光束3至扫瞄区域5中而呈现影像。请参阅图6所示，为本发明的眼部保护装置的第二较佳实施例的示意图。第二较佳实施例的眼部保护装置I’与第一较佳实施例的眼部保护装置I不同处在于:眼部保护装置I’并非全部设置于光学仪器2中，其人眼辨识模块11及控制模块12设置于光学仪器2夕卜，但仍与光学仪器2电性连接。此外，眼部保护装置I’的控制模块12可为一个人电脑。请参阅图7所示，为本发明的眼部保护装置的第三较佳实施例的示意图。第三较佳实施例的眼部保护装置I”与前述较佳实施例的眼部保护装置I及I’不同处在于:眼部保护装置I”的人眼辨识模块11包括数个非可见光感测器112，且该些非可见光感测器112分别位于不同的位置。举例而言，其中一个非可见光感测器112设置于光学仪器2内，而另一个设置于光学仪器2的上方。该些非可见光感测器112可分别从不同位置接收非可见光束4于扫瞄区域5的反射非可见光42。如此,若非可见光束4于扫猫区域5中的某一处所造成的反射非可见光42无法让设置于光学仪器2内的非可见光感测器112侦测到，可能是因为该非可见光感测器112被遮蔽住或是未位于反射非可见光42的光路上，其它位置的非可见光感测器112仍可感测到反射非可见光42，使得该处相对于人眼辨识模块11的距离依然可获得。以上为本发明的眼部保护装置的各实施例的说明。接着说明本发明的眼部保护方法，该眼部保护方法至少可由上述该等眼部保护装置1、1’及I”来实现。请参阅图8所示，为本发明的眼部保护方法的一较佳实施例的流程图，并请一并参阅图1、图2、图4及图5。该眼部保护方法可应用于光学仪器2中，而该光学仪器2具有可见光源21及扫瞄镜元件22 ;可见光源21可发出可见光束3至扫瞄镜元件22，而扫瞄镜元件22再反射可见光束3以投射至扫瞄区域5 ;光学仪器2的详细说明已于前述为之，故在此省略之。眼部保护方法可在光学仪器2启动后开始执行。执行时，眼部保护方法首先会执行步骤S801，也就是判断是否有至少一眼部区域61位于扫瞄区域5中；若判断没有，此时使用者6的眼部区域61并没有位于扫瞄区域5中(如图2所示)，而眼部保护方法会继续执行步骤S801。若判断有眼部区域61于扫瞄区域5中时，则眼部保护方法将会执行步骤S803，也就是判断光学仪器2的可见光束3是否发射或即将发射至眼部区域61中。若判断为是，此时可见光束3可能会照射到使用者6的眼部区域61 (如图5所示)，眼部保护方法将会执行步骤S805，也就是产生一控制信号(第一控制信号)至光学仪器2，使光学仪器2至少在眼部区域61内停止发射可见光束3。若眼部保护方法于步骤S803中若判断为否，此时可见光束3还是发射至眼部区域61外，不会对使用者6的眼部造成伤害(如图4所示);因此眼部保护方法会执行步骤S807，也就是产生另一控制信号(第二控制信号)至光学仪器2，使得光学仪器2可在眼部区域61外继续发射可见光束3。步骤S805或S807执行完后，眼部保护方法会再度执行步骤S801，判断扫瞄区域5中是否还存在眼部区域61。需说明的是，于其它实施例中，眼部保护方法于步骤S801中若判断为是时，眼部保护方法也可直接地执行步骤S805，而不会去执行步骤S803及S807。如此，无论可见光束3是否被发射至眼部区域61内，眼部保护方法皆会使光学仪器2停止发射可见光束3，直到眼部区域61消失于该扫瞄区域5中(也就是步骤S801的判断结果为「否」时)。请参阅图9所示，为图8所示的眼部保护方法的步骤S801的细部流程图，并请一并参阅图1、图2、图4及图5。眼部保护方法在判断扫瞄区域5中是否有眼部区域61时(即步骤S801)，可采取以下方式。首先，发射出一非可见光束4于扫瞄区域5中(步骤S901);此步骤可透过非可见光源111及光学仪器2的扫瞄镜元件22来实现，且非可见光束4与可见光束3可同步地被发射于扫瞄区域5中，以使得形成于扫瞄区域5上的可见光点31及非可见光点41可同步地移动。接着，接收非可见光束4于扫瞄区域5中的一反射非可见光42 (步骤S903，如图2所示)；或者，从数个不同的位置接收非可见光束4于扫瞄区域5上的反射非可见光42 (步骤S905，如图7所示)。此步骤可经由非可见光感测器112来实现。在步骤S903或S905执行后，眼部保护方法将根据一或多个反射非可见光42来判断位于扫瞄区域5中的至少一眼部区域61 (步骤S907)。尔后，于非可见光束4移动至眼部区域61内时，持续发射非可见光束4 (步骤S909);换言之，非可见光束4无论照射于扫瞄区域5的何处，非可见光束4皆不会停止被发射。综合上述，本发明的眼部保护装置及方法至少具有以下特点:1、眼部保护装置及方法可使光学仪器所产生的可见光束不会或不易照射到使用者的眼部区域，使得使用者的眼部不会受伤；2、眼部保护装置及方法可使光学仪器只会在扫瞄区域的眼部区域内停止发射可见光束，而眼部区域外依然可被可见光束照射；3、眼部保护装置及方法可利用光学仪器的扫瞄镜装置来发射非可见光束，以使眼部保护装置及方法的实施较为容易；以及4、由于非可见光束不易对人眼造成害，非可见光束可持续地发射至扫瞄区域，以使眼部保护装置及方法可一直监控位于扫瞄区域中的物体轮廓的变化。上述的实施例仅用来例举本发明的实施方面，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求书为准。
权利要求
1.一种眼部保护装置，应用于一光学仪器，其中该光学仪器具有一扫瞄镜元件及与该扫瞄镜元件光学地耦合的一可见光源，且该光学仪器经由该可见光源发射一可见光束至该扫描镜元件，该扫描镜元件再反射该可见光束以发射出一扫瞄区域，该眼部保护装置包括: 一人眼辨识模块，用以判断位于该扫瞄区域中的至少一眼部区域，该人眼辨识模块包含一非可见光源，该非可见光源与该扫猫镜兀件光学地稱合，并用以产生一非可见光束至该扫瞄镜元件，而该扫瞄镜元件用以反射该非可见光束，使该非可见光束与该可见光束同步发射至该扫瞄区域；以及 一控制模块，电性连接该人眼辨识模块及该光学仪器，该控制模块用以产生一控制信号至该光学仪器，使得该光学仪器至少于该眼部区域内停止发射该可见光束。
2.如权利要求1所述的眼部保护装置，其中该可见光源至少包括一红色可见光束产生器、一绿色可见光束产生器及一蓝色可见光束产生器。
3.如权利要求1所述的眼部保护装置，其中该非可见光源包括一红外光产生器或一紫外光产生器。
4.如权利要求1所述的眼部保护装置，其中该人眼辨识模块更包括至少一非可见光感测器，用以接收该非可见光束于该扫瞄区域上的一反射非可见光。
5.如权利要求1所述的眼部保护装置，其中该人眼辨识模块包括数个非可见光感测器，分别用以从不同位置接收该非可见光束于该扫瞄区域上的一反射非可见光。
6.如权利要求4或5所述的眼部保护装置，其中该人眼辨识模块包括一聚光透镜，设置于该非可见光感测器的一入光 侧。
7.如权利要求1项所述的眼部保护装置，其中该眼部区域至少涵盖一使用者的一额头至该使用者的一下巴。
8.—种眼部保护方法，应用于一光学仪器，其中该光学仪器具有一扫瞄镜元件及与该扫瞄镜元件光学地耦合的一可见光源，且该光学仪器经由该可见光源发射一可见光束至该扫描镜元件，该扫描镜元件再反射该可见光束以投射出一扫瞄区域，该眼部保护方法包括步骤: 发射出一非可见光束于该扫瞄区域中，其中该非可见光束与该可见光束为同步地被发射于该扫猫区域中； 接收该非可见光束于该扫猫区域中的一反射非可见光； 根据该反射非可见光判断位于该扫瞄区域中的至少一眼部区域；以及 产生一控制信号至该光学仪器，使得该光学仪器至少于该眼部区域内停止发射该可见光束。
9.如权利要求8所述的眼部保护方法，更包括步骤:产生另一控制信号至该光学仪器，使得该光学仪器于该眼部区域外继续发射该可见光束。
10.如权利要求8所述的眼部保护方法，其中该光学仪器停止发射该可见光束，直到该眼部区域消失于该扫瞄区域中。
11.如权利要求8所述的眼部保护方法，更包括步骤: 从数个不同的位置接收该非可见光束于该扫瞄区域中的该反射非可见光。
12.如权利要求8所述的眼部保护方法，更包括步骤:于该非可见光束移动至该眼部区域内时，持续发射该 非可见光束。
全文摘要
本发明为一种眼部保护装置及方法，应用于一光学仪器。光学仪器具有一扫瞄镜元件及一与扫瞄镜元件光学地耦合的可见光源，且光学仪器经由可见光源发射一可见光束至扫描镜元件，扫描镜元件再反射可见光束以发射出一扫瞄区域。而眼部保护装置及方法可判断位于扫瞄区域中的至少一眼部区域，然后使光学仪器至少于眼部区域内停止发射可见光束。
文档编号G02B26/10GK103197415SQ20121001879
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月4日
发明者沈宏祥, 林旻进, 姜崇义 申请人:华新丽华股份有限公司