CN102681312B - 激光投影系统的人眼安全保护系统 - Google Patents

Abstract

一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其利用至少一检测元件设于激光投影机的同一侧，用以检测并取得由于一物体介入激光投影机与屏幕之间致阻碍该成像光的投射路径所对应产生的相关数据并当作一事件影响数据；并利用至少一控制元件电性连接至该激光投影机，该控制元件设有至少一比对判断机制且可设定一人眼安全保护的启动标准数据，用以根据该检测元件所提供的事件影响数据以与该设定的启动标准数据进行比对判断；其中当该控制元件比对判断该检测元件所提供的事件影响数据与该启动标准数据不同或二者间差异达到一定比例或程度时，即凭借该控制元件以控制该激光投影机以减弱或关闭激光成像光功率，以避免对人眼造成伤害而达成人眼安全的保护效果。

Description

激光投影系统的人眼安全保护系统

技术领域

本发明涉及一种激光投影系统的人眼安全保护系统，尤指一种当任一物体如人体或人眼介入该激光投影范围内时，能自动减弱或关闭激光成像光功率以避免对人眼造成伤害，达成人眼安全的保护效果。

背景技术

如图1所示，现有一激光投影系统100一般包含一激光投影机101用以根据静态画面或动态画面的影像信号以产生激光成像光102并由出光口103投射至一屏幕104上以形成静态或动态的影像画面105供人观赏。该激光投影机101为一利用激光作为发光源的投影器，其投影的原理及技术包含但不限于激光光栅型式(Raster pattern)扫描(scanning)投影技术如利用高速旋转多面反射镜(polygon mirror)或微机电摆动反射镜(MEMS mirror)作为扫描件，DLP(DigitalLight Procession，数字光处理)投影技术，LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)投影技术，LCOS(Liquid Crystal on Silicon，反射式micro LCD)投影技术与Grating Light Valve投影技术等；其中该激光成像光102由激光投影机101的出光口103投射至该屏幕104上，其投射路径即在该激光投影机101与屏幕104之间形成一锥形的激光投射范围106，也就是该影像画面105的区域范围即可视为激光成像光102投影至屏幕104上的最大投影角度。

当一激光投影系统100在运作时，为安全起见，须有效防范该激光成像光102直接射入人眼中而造成伤害，此种伤害情形有可能，甚至常会发生，如：使用一激光投影机101对着一屏幕104投影，而屏幕104的前的空间却有人走过致射入人眼；或激光投影系统100应用于抬头显示器(Head-Up-Display，简称HUD)上，如车用抬头显示器、仪表板(dashboard)、橱窗广告(Ads.Window)等，其将一透明屏幕设在车辆驾驶座前的透明挡风玻璃上，再使激光投影器所产生的激光投射至该透明状投影幕上以激发产生所欲的影像画面如各种车体信号(如车速)或其他相连接设定的通信数据(如来电显示等)，供驾驶者在抬头(Head-Up)状态即可观察，但激光投影机与屏幕之间仍可能有小孩因好奇而介入观看，或激光穿过透明屏幕而射向位于透明屏幕的背侧的人眼。一激光射入人眼是否造成伤害已有相关的激光安全规范，如美国激光安全协会定义的人眼安全规范，吾人亦可基于美国激光安全协会定义的人眼安全规范以推算得出一激光投影机的激光安全距离或推算得出一安全光功率值。一般而言，一激光投影系统是否符合激光安全规范，乃决定于其所投射的激光光的波长、最大光功率及激光投影机与人眼之间的距离；投射距离越大，激光光束进入人眼的光能量越小，越不会伤害人眼；反之，当投射距离小于激光安全距离时，越会伤害人眼。

因此，当任一物体如人体或人眼介入激光投影机与屏幕之间，即介入激光投影范围内时，该激光投影系统应能自动减弱或关闭激光成像光功率，以避免对人眼造成伤害而达成人眼安全的保护效果，乃目前相关业界亟待解决的课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，该激光投影系统包含一激光投影机用以根据静态画面或动态画面的影像信号以产生激光成像光并由出光口投射至一屏幕上以形成影像画面，该人眼安全保护系统利用至少一检测元件设于激光投影机的同一侧，用以检测并取得一事件影响数据，该事件影响数据由于一物体介入该激光投影机与该屏幕之间致阻碍该成像光的投射路径所对应产生的相关数据；并利用至少一控制元件电性连接至该激光投影机，该控制元件设有至少一比对判断机制并可设定一人眼安全保护的启动标准数据，用以根据该检测元件所提供的事件影响数据以与该设定的启动标准数据进行比对判断；其中当该控制元件比对及判断该检测元件所提供的事件影响数据与该启动标准数据不同或其差异达到一定比例时，即凭借该控制元件控制该激光投影机以减弱或关闭激光成像光功率，以避免对人眼造成伤害而达成人眼安全的保护效果。

本发明另一目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其利用一影像撷取装置作为检测元件用以撷取当一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致屏幕上遭物体阻碍后的影像并当作该事件影响数据，其中该控制元件以由该激光投影机取得的当时成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像供当作人眼安全保护的启动标准数据；其中当该控制元件比对及判断该屏幕上遭物体阻碍后的影像不同于当时该屏幕上原应形成的影像或其间的差异达到一定比例(程度)时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率。

本发明另一目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其利用一镜头焦距设定在该屏幕位置的影像撷取装置以作为检测元件，用以撷取当一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致屏幕上遭物体阻碍的影像以当作该事件影响数据，其中该控制元件以由该激光投影机取得的当时成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像当作人眼安全保护的启动标准数据；其中当该控制元件比对判断该屏幕上遭物体阻碍后导致影像上在物体阻碍位置所产生不同景深的影像不同于当时该屏幕上原应形成的影像或其间的差异达到一定比例时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率。

本发明另一目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其利用一LED光源及一光感测元件作为检测元件，其中该LED光源用以发射一波长光以投射至该屏幕，该光感测元件用以量测当一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致该LED波长光在投射路径中受该物体阻碍而返回的能量以当作该事件影响数据，其中该控制元件以该LED光源的波长光在投射路径中未受物体阻碍而返回的能量以当作人眼安全保护的启动标准数据；其中当该控制元件比对及判断该LED波长光受该物体阻碍而返回的能量不同于该LED波长光未受物体阻碍而返回的能量或其间的差异达到一定比例时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率。

本发明另一目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其利用一激光光源及一光感测元件作为检测元件，其中该激光光源用以发射扫描激光以投射至该屏幕上，该光感测元件用以量测当一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致该扫描激光在投射路径中受该物体阻碍而返回的时间以当作该事件影响数据，其中该控制元件以该激光光源的扫描激光在投射路径中未受物体阻碍而返回的时间以当作人眼安全保护的启动标准数据；其中当该控制元件比对及判断该扫描激光受该物体阻碍而返回的时间即事件影响数据，小于该扫描激光未受物体阻碍而返回的时间即启动标准数据，或其差异达到一定比例时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率。

本发明另一目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其中当该屏幕为荧光薄膜时，该激光投影机的激光成像光投射至该荧光薄膜屏幕上以激发产生受激发光并形成影像，其中该检测元件为一光感测元件用以量测当一物体介入该激光投影机与该荧光薄膜屏幕之间导致该荧光薄膜屏幕上受该物体阻碍后相对减少的受激发光的能量以当作该事件影响数据，其中该控制元件以当时该激光成像光投射至该荧光薄膜屏幕上且未受物体阻碍的受激发光的能量以当作人眼安全保护的启动标准数据，其中当该控制元件比对及判断该受该物体阻碍后相对减少的受激发光的能量，即事件影响数据，小于该荧光薄膜屏幕上未受物体阻碍的受激发光的能量即启动标准数据或其间的差异达到一定比例时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率。

本发明另一目的在于提供一种激光投影系统的人眼安全保护系统，其利用一超音波发射源及一光感测元件作为检测元件，其中该超音波发射源用以发射超音波以投射至该屏幕上，该光感测元件用以量测当一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致该超音波在投射路程中受该物体阻碍而返回的时间以当作该事件影响数据，其中该控制元件以该超音波发射源的超音波在投射路程中未受物体阻碍而返回的时间以当作人眼安全保护的启动标准数据，其中当该控制元件比对及判断该超音波受该物体阻碍而返回的时间，即事件影响数据，小于该超音波未受物体阻碍而返回的时间即启动标准数据或其间的差异达到一定比例时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率。

附图说明

图1为现有一激光投影系统的架构示意图；

图2为本发明人眼安全保护系统应用于一激光投影系统中的基本架构示意图；

图3为本发明人眼安全保护系统的第1实施例架构示意图；

图3A为本发明人眼安全保护系统的第1实施例架构中屏幕上受物体阻碍后的影像画面进行影像处理以修正并耦合于原应形成的影像画面的像框大小及形状的示意图；

图4为本发明人眼安全保护系统的第2实施例架构示意图；

图5为本发明人眼安全保护系统的第3实施例架构示意图；

图6为本发明人眼安全保护系统的第4实施例架构示意图；

图7为本发明人眼安全保护系统的第5实施例架构示意图；

图7A为本发明人眼安全保护系统的第5实施例一共光路型态的架构示意图；

图8为本发明人眼安全保护系统的第6实施例架构示意图；

图9为本发明人眼安全保护系统的第7实施例架构示意图；

图10为本发明人眼安全保护系统的第8实施例架构示意图；

图11为图10所示实施例中不可见光结构光幕一实施例(红外线网状条纹光幕)示意图；

图12为图11所示的不可见光结构光幕遭一物体阻碍后在阻碍位置产生结构光变形的示意图；

图13为图10所示实施例中不可见光(invisible light)结构光与激光成像光共光路型态的架构示意图；

图14为图11所示的不可见光结构光幕产生全面的渐进的或平滑的结构光变形的示意图。

附图标记说明：100-激光投影系统；101-激光投影机；102、102a-激光成像光；103-出光口；104-屏幕；104a-荧光薄膜式屏幕；105、105a-影像画面；106-激光投射范围；107-阻碍位置影像；200、200a～200h-人眼安全保护系统；201、201a～201h-检测元件；202、202a～202h-控制元件；204-LED光源；205-光感测元件；206-激光光源；206a-扫描激光；207-光感测元件；208-光感测元件；209-超音波发射源；209a-超音波；210-光感测元件；211-不可见光激光光源；211a-不可见光结构光；212-影像撷取装置；213、213a-不可见光结构光幕；300-物体；301-阻碍位置。

具体实施方式

本发明的人眼安全保护系统应用于一激光投影系统100中，该激光投影系统100如图1所示包含一激光投影机101用以产生激光成像光102并由出光口103投射至一屏幕104上以形成影像画面105。

参考图2所示，其为本发明的人眼安全保护系统200应用于一激光投影系统100中的基本架构。本发明的人眼安全保护系统200利用至少一检测元件201设于激光投影机101的同一侧，即屏幕104的相对侧，用以检测并取得一事件影响数据，该事件影响数据由于一物体300，在此包含人体、人眼等物，介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分激光成像光102的投射路径受到阻碍的影响后所对应产生的相关数据；并再利用至少一控制元件202以电性连接至该激光投影机101，且当该检测元件201检测并取得一事件影响数据时，即同时提供至该控制元件202；其中该控制元件202设具至少一比对判断机制，并可自行设定一人眼安全保护的启动标准数据，且该启动标准数据对应配合于该检测元件201及其所检测并取得的事件影响数据供可配合该事件影响数据的数据型态以进行比对；因此，该控制元件202可根据该检测元件201所提供的事件影响数据以与该设定的启动标准数据进行比对及判断；其中，当该控制元件202比对判断该检测元件201所提供的事件影响数据与该启动标准数据不同或二者间的差异达到一定比例或程度时，即凭借该控制元件202控制该激光投影机101以减弱或关闭激光成像光102的光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

关于该事件影响数据的定义，再以图2为例说明：若物体300未介入并阻碍该激光成像光102的投射路径，则当时的激光成像光102应可在屏幕104形成一预定的影像画面105，其中该影像画面105基本上是可凭借该激光投影机101原形成的激光成像光102得知；当有物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间而阻碍部分激光成像光102的投射路径而无法投射至屏幕104上，导致原应形成的影像画面105上缺少一该物体300所对应的阻碍位置影像107，因此当时检测元件201所检测取得的数据，即本发明所称的事件影响数据，即该缺少一阻碍位置影像107的影像画面105a，就会与当时原应形成的影像画面105不同。本发明即是利用该控制元件202所具有的比对判断机制来比对判断该检测元件201所提供的事件影响数据(如上述受阻碍后的影像画面105a)与该启动标准数据(如上述未受阻碍的影像画面105)是否不同或二者间的差异达到一定比例(程度)时，该控制元件202就会自动启动以控制该激光投影机101以减弱或关闭激光成像光102的光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。又本发明所使用的检测元件201可为各种不同型态，因此该事件影响数据及该启动标准数据亦随着改变其数据的形成型态(容后配合各实施例再述)。

兹通过以下各实施例，分别进一步说明本发明的人眼安全保护系统200中，检测元件201及其所检测取得的事件影响数据，以及该控制元件202及其所设定的启动标准数据之间的连接关系及各种不同的使用型态：

<第1实施例>

参考图3所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第1实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200a中，该检测元件201为一影像撷取装置201a如一摄影镜头，用以撷取当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分激光成像光102a的投射路径受到阻碍影响后所对应产生的影像画面105a以当作该事件影响数据，该影像画面105a相对于该原应形成的影像画面105而言即缺少一阻碍位置影像107；其中该控制元件202a(202)以由该激光投影机101取得的当时激光成像光102未遭物体300阻碍影响而在该屏幕104上原应形成的影像画面105以当作人眼安全保护的启动标准数据；其中当该控制元件202a比对并判断该屏幕104上遭物体300阻碍影响后的影像画面105a不同于当时该屏幕上原应形成的影像画面105或二者间的差异达到一定比例(程度)时，如该控制元件202a比对并判断该影像画面105a确实不同于该影像画面105，且影像画面105a、105二者间至少存在一阻碍位置影像107的差异性；则控制元件202a即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光102的光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

该影像撷取装置201a设于该激光投影机101的同一侧并以靠近该激光投影机101的激光成像光102的出光口103为佳，以使影像撷取装置201a所撷取自该屏幕104上影像画面105a能尽量耦合于该由该激光投影机101取得的原应形成的影像画面105，以利于该控制元件202a进行比对判断。又该影像撷取装置201a的影像撷取范围或辨识范围涵盖激光投影机101的最大投射范围如锥形的激光投射范围106或影像画面105的最大范围，以确保激光投影机101的激光投射范围106内的任何介入物体300皆能被检测到。

当本发明的激光投影系统的人眼安全保护系统200a应用于车用抬头显示器(HUD)时，该屏幕104利用一透明屏幕如一薄膜贴设在车辆驾驶座前的透明挡风玻璃上，而因车辆的前挡风玻璃的外形如形状及弧度会直接影响该影像画面105投影在该屏幕104上的形状，即该影像画面105的像框(frame)大小及形状会随着该屏幕104的外形而产生变形(distortion)如图3A中实线所示的扇形影像画面105a，因此本实施例的人眼安全保护系统200a中，该控制元件202a更设具一影像辨识系统203，用以对当时该屏幕104上受物体300阻碍后的影像画面105a进行影像处理，以使该屏幕104上的影像画面105a的像框(frame)大小及形状能进一步修正并耦合于当时激光成像光102未遭物体阻碍影响而在该屏幕104上原应形成的影像画面105的像框大小及形状如图3A中点线所示的矩形影像画面105，也就是将随着该屏幕104的外形弧度而产生变形的变形后影像画面(105a)先还原成变形前影像画面105a的像框大小及形状，以利于该控制元件202a能进行较有效的比对及判断。

当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致该受到阻碍影响后的影像画面105a相对于该原应形成的影像画面105缺少一阻碍位置影像107，此时该阻碍位置影像107可能投影显现在物体300上如图3所示，并由影像撷取装置201a撷取而并存于该影像画面105a中，但纵然该影像画面105a并存有撷取自投影显现在物体300上的阻碍位置影像107，但因物体300上的阻碍位置影像(107)与屏幕104上的影像画面105a不在同一平面上，因此该影像撷取装置201a所撷取的影像画面105a上阻碍位置影像107的影像的边界线条(boundary line)必然与成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像画面105不同，尤其影像撷取装置201a所撷取的影像画面105a上阻碍位置影像107的影像的边界线条会与外周缘影像的边界线条产生断差的现象。因此本实施例的人眼安全保护系统200a中，该控制元件202a进一步可设具一影像辨识系统203a，用以对该受物体阻碍后的影像画面105a进行影像处理，以使该影像画面105a的边界线条(boundary line)能耦合于未受物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像画面105的边界线条，以利于该控制元件202能进行较有效的比对及判断，也就是对该影像画面105a的边界线条先进行影像处理，以使其边界线条或其连接状态能较清晰易辨，以供该控制元件202a能较容易进行比对及判断。

又本实施例的人眼安全保护系统200a中，该控制元件202a更设具一影像辨识系统203b，用以对该受物体阻碍影响后的影像画面105a进行影像处理，以辨识影像画面105a的阻碍位置影像107是否重迭(overlap)并遮盖、变形或位移该屏幕上原应形成的影像画面105的对应位置影像，以利于该控制元件202a能进行较有效的比对及判断。

<第2实施例>

参考图4所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第2实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200b大致相同于第1实施例的人眼安全保护系统200a，其不同点在于：该检测元件201b为一镜头焦距设定在该屏幕104位置的影像撷取装置，即该检测元件(影像撷取装置)201b所撷取的影像画面105a的景深设定在该屏幕104位置或局限在一小段距离的范围内如图4中D所示的设定景深范围，因此该影像撷取装置201b所撷取的影像画面105a只有显示在该屏幕104的影像画面才能具有该影像撷取装置201b所设定且足以辨识的清晰度。本实施例的人眼安全保护系统200b利用该特定的影像撷取装置201b以撷取当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分激光成像光102的投射路径受到阻碍影响后所对应产生的影像画面105a并当作该事件影响数据，其中该控制元件202b以由该激光投影机101取得的当时成像光未受物体300阻碍影响而在该屏幕104上原应形成的影像画面105当作人眼安全保护的启动标准数据。该影像画面105a相对于该原应形成的影像画面105而言缺少一阻碍位置影像107，纵然该阻碍位置影像107可能投影显现在物体300上并由影像撷取装置201a撷取而并存在该影像画面105a中，但该影像画面105a的阻碍位置影像107因离开该屏幕104一段距离而形成不同的景深，致使该影像画面105a上所出现的阻碍位置影像107在影像清晰度上明显不同于撷取自该屏幕104上的影像画面105a，也就是撷取自该屏幕104上的影像画面105a与该阻碍位置影像107之间在影像清晰度上会有明显的落差，因此凭借该控制元件202b的比对判断机制即可比对并判断该阻碍位置影像107的清晰度不同于当时该屏幕上原应形成的影像画面105上所对应的阻碍位置影像，或二者间的差异经辨识后已达到一定比例或程度时，该控制元件202b即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

<第3实施例>

参考图5所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第3实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200c大致相同于第1、2实施例的人眼安全保护系统200a、200b，其不同点在于：本实施例的人眼安全保护系统200c中，所使用的检测元件201c为一影像撷取装置如一摄影镜头，用以撷取当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分激光成像光102a的投射路径受到阻碍影响后所对应产生的影像画面105a以当作该事件影响数据；而所使用的控制元件202c能根据该影像画面105a上所出现的阻碍位置影像107进一步比对并判断该阻碍位置影像107的出现位置，以进一步控制该激光投影机101减弱或关闭投射至该阻碍位置影像107的对应位置处的激光成像光102a的光功率。以图5为例说明，当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间且随时有位移产生时但不限制，如一人在该屏幕104的前移动，则通过本实施例的人眼安全保护系统200c的使用功效，只要该激光投影机101射出的激光成像光102行将投射至或进入该阻碍位置影像107的对应位置的范围内，凭借该控制元件202c的控制即可减弱或关闭投射至该阻碍位置影像107的对应位置范围内部分激光成像光102a的光功率，如图5中所示的激光成像光102a即已减弱或关闭，以避免该部分激光成像光102a射入人眼，而达成人眼安全的保护效果；但非在该阻碍位置影像107的对应位置范围内的激光成像光102仍然投射至该移动中物体300所造成阻碍位置影像107区域以外的屏幕104上以形成影像画面供人观看。换言之，本实施例的人眼安全保护系统200c利用该影像撷取装置201c以撷取当物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间时的影像画面105a，再凭借该控制元件202c比对并判断该物体300(即阻碍位置影像107)的相对位置，以使当激光成像光102a将进入该物体300的区域范围内时就直接控制该激光投影机101以减弱或关闭投射至该物体300(即阻碍位置影像107)的激光成像光102a的光功率。

<第4实施例>

参考图6所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第4实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200d中，该检测元件201d包含：一LED光源204，用以发射一波长光并投射至该屏幕；及一光感测元件205，用以量测当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致该LED波长光在投射路径中部分LED波长光受该物体阻碍影响而由屏幕104返回的能量并当作该事件影响数据，其中该控制元件202d以该LED光源204的波长光在投射路径中未受物体阻碍而由屏幕104返回的能量以当作人眼安全保护的启动标准数据，即该启动标准数据可事前量测取得而先予设定。由于当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间时，将影响该LED波长光投射至该屏幕104并返回且由光感测元件205量测得知的总能量，即该事件影响数据，会不同于该LED光源204的波长光在投射路径中未受物体阻碍而由屏幕104返回的能量，即可事先设定的启动标准数据；因此，当该控制元件比对判断该LED波长光受该物体300阻碍而返回的能量，即事件影响数据，不同于该LED波长光未受物体300阻碍而返回的能量即启动标准数据，或二者间的差异达到一定比例时，该控制元件202d即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光102的光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

<第5实施例>

参考图7所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第5实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200e中，该检测元件201e包含：一激光源206，用以发射扫描激光206a以投射至该屏幕104上；及一光感测元件207，用以量测当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分该扫描激光206a的投射路径受该物体300阻碍而返回的时间，并当作该事件影响数据；其中该控制元件202e以该激光光源206的扫描激光206a在投射路径中未受物体300阻碍而投射至该屏幕104并返回的时间，以当作人眼安全保护的启动标准数据。由于激光光源206至该屏幕104之间为一可预知的距离，因此该激光光源206的扫描激光206a在投射路径中未受物体300阻碍而投射至该屏幕104并返回的时间，即启动标准数据，可事前量测取得并先予设定。又当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间时，将使扫描激光206a投射至物体300上并返回且由光感测元件207量测得知的时间，即该事件影响数据，会不同于该激光光源206的扫描激光206a在投射路径中未受物体300阻碍而由屏幕104返回的时间，即已事先设定的启动标准数据，也就是作为该事件影响数据的时间会小于作为该启动标准数据的时间。因此，当该控制元件202e比对判断该扫描激光206a受该物体300阻碍而返回的时间(即事件影响数据)小于该扫描激光未受物体阻碍而返回的时间(即启动标准数据)或其差异达到一定比例时，该控制元件202e即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

参考图7及图7A所示，该检测元件201e的激光光源206设在激光投影机101内，并使该激光光源206所发射的扫描激光206a得与该激光投影机101出光口103射出的激光成像光102形成共光路型态，如图7A所示其用以说明其中一共光路型态的架构但不限制。因此，该激光光源206所发射的扫描激光206a能与激光成像光102由该激光投影机101的出光口103同步投射至该屏幕104上。又当该扫描激光206a能与激光成像光102形成共光路型态以由出光口103同步投射至该屏幕104上时，该激光光源206所发射的扫描激光206a涵盖激光投影机101的最大投射范围如锥形的激光投射范围106或影像画面105的最大范围，故能确保激光投影机101的激光投射范围106内的任何介入物体300皆能被检测到。

再参考图7A所示，该光感测元件207也可设在激光投影机101内，并通过该激光投影机101的出光口103以接收返回的扫描激光206a；其中，可利用至少一分光器(BS，Beam Splitter)或波长选择器(WS，Wavelength Selective device)配合排列在该出光口103的后，如图7A所示设一分光器(BS)在该出光口103的后但不限制，使该扫描激光206a不论是否受该物体300阻碍而返回时皆可由该出光口103进入并再经由该多个分光器(BS)或波长选择器(WS)而再投射至该光感测元件207上，供可凭借该光感测元件207量测该扫描激光206a返回的时间。

<第6实施例)

参考图8所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第6实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200f应用于一激光投影系统100且其屏幕104为荧光薄膜式屏幕104a，其中该激光投影机101的激光成像光102投射至该荧光薄膜式屏幕104a上以激发产生受激发光而形成影像画面105。本实施例的人眼安全保护系统200f中，该检测元件201f为一光感测元件208，用以量测当一物体300介入该激光投影机101与该荧光薄膜式屏幕104a之间导致该荧光薄膜式屏幕104a上受该物体300阻碍而相对减少受激发光的影像画面105a的能量，并用以当作该事件影响数据；由于部分激光成像光102a受该物体300阻碍而无法投射至荧光薄膜式屏幕104a上，因此该荧光薄膜式屏幕104a上受激发产生的受激发光的能量，即受该物体300阻碍后所形成的影像画面105a的能量，将会相对减少；其中该控制元件202f以当时该激光成像光102未受物体300阻碍而可投射至该荧光薄膜式屏幕104a上所产生的受激发光的能量(即原应形成的影像画面105的能量)当作人眼安全保护的启动标准数据；当该控制元件202f比对判断该受该物体300阻碍后相对减少的受激发光的能量(即事件影响数据)小于该荧光薄膜式屏幕104a上未受物体300阻碍的受激发光的能量(即启动标准数据)或二者间的差异达到一定比例时，该控制元件202f即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

本实施例中该激光投影机101的激光成像光102投射至该荧光薄膜式屏幕104a上以激发产生受激发光而形成影像画面105/105a，其中该影像画面105/105a由以一定频率形成的多个连续的影像像框(frame)所构成，如相邻两影像像框(frame)的时间差小于人眼视觉暂留时间即可构成动态画面；但荧光薄膜式屏幕104a上所形成的各影像像框(frame)的能量可能随该影像画面105/105a的不同而各具有不同的能量，因此以每一影像像框(frame)的能量值作为该控制元件202f比对判断的基准，恐会增加该检测元件201f即光感测元件208在量测该荧光薄膜式屏幕104a上受激发光所形成影像画面105a的能量的困难度。因此，本实施例的人眼安全保护系统200f中，该荧光薄膜式屏幕104a上受该物体300阻碍而相对减少受激发光的影像画面105a的能量(即事件影响数据)及当时该激光成像光102未受物体阻碍而投射至该荧光薄膜式屏幕104a上原应形成的影像画面105的能量(即启动标准数据)，以一段时间包含多个影像像框(frame)的能量的平均值为比对判断用的能量的基准值，也就是可以一个影像像框(frame)的能量但最佳是多个影像像框的平均能量作为比对用的基准能量，以增进该光感测元件208及该控制元件202f的工作效率。以一个影像像框(frame)的能量或多个影像像框的平均能量为比对用的基准能量。

<第7实施例>

参考图9所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第7实施例架构示意图。本实施例的人眼安全保护系统200g中，该检测元件201g包含：一超音波发射源209用以发射超音波209a以投射至该屏幕104上；及一光感测元件210用以量测当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分超音波209a的投射路径受该物体300阻碍而返回的时间，并当作该事件影响数据；其中该控制元件202g以该超音波发射源209所发射的超音波209a在投射路径中未受物体300阻碍而投射至该屏幕104并返回的时间，以当作人眼安全保护的启动标准数据。由于超音波发射源209至该屏幕104之间为一可预知的距离，因此该超音波发射源209所发射的超音波209a在投射路径中未受物体300阻碍而投射至该屏幕104并返回的时间，即启动标准数据，可事前量测取得并先予设定。又当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间时，将使超音波209a的投射路径受物体300阻碍而返回且由光感测元件210量测得知的时间，即该事件影响数据，会不同于该超音波发射源209所发射的超音波209a在投射路径中未受物体300阻碍而投射至该屏幕104并返回的时间，即已事先设定的启动标准数据；也就是作为该事件影响数据的时间会小于作为该启动标准数据的时间。因此，当该控制元件202g比对判断该超音波209a受该物体300阻碍而返回的时间(即事件影响数据)小于该超音波209a未受物体阻碍而返回的时间(即启动标准数据)或其差异达到一定比例时，该控制元件202g即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

另外，上述的第5及第7实施例中，该光感测元件207/210用以量测当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间导致部分该扫描激光206a/超音波209a的投射路径受该物体300阻碍而返回的时间并当作该事件影响数据，而该控制元件202e/202g以该扫描激光206a/超音波209a在投射路径中未受物体300阻碍而投射至该屏幕104并返回的时间当作人眼安全保护的启动标准数据；而由于在使用时该激光投影机101与该屏幕104之间的距离一般是固定的，故该扫描激光206a/超音波209a投射至该屏幕104并返回的时间也相对是固定的，因此可在使用的前先测定一时间值以当作人眼安全保护的启动标准数据。

<第8实施例>

参考图10所示，其为本发明的人眼安全保护系统的第8实施例架构示意图。本实施例利用结构光(structured light)的感测技术，本实施例的人眼安全保护系统200h中，该检测元件201h包含一不可见光激光光源211及一影像撷取装置212。该不可见光激光光源211用以发射一定模式的不可见光(invisible light)结构光211a，如红外线(IR)网状条纹光但不限制，投射至该屏幕104上以构成一不可见光结构光幕213如一红外线(IR)网状条纹光幕如图11所示。

该影像撷取装置212可为一摄影镜头如CCD(电荷耦合元件，charge coupledDevice)但不限制，用以撷取该屏幕104上的不可见光结构光幕213的影像，且该影像撷取装置212以设在接近该激光投影机101的出光口103为佳但不限制；而由于该激光投影机101的激光成像光102投射至屏幕104上所形成的影像画面105为可见光，因此该影像撷取装置212只能撷取该屏幕104上的不可见光结构光幕213的影像，并不会撷取由可见光构成的影像画面105，故不受影像画面105的干扰。

当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间而导致部分不可见光结构光211a的投射路径受到阻碍，此时即会对应产生一受物体300阻碍后的不可见光结构光幕213a如图12所示，此时该不可见光结构光幕213a的影像即当作本发明所称的事件影响数据；该不可见光结构光幕213a如图12所示相对于未受到阻碍的原应形成的不可见光结构光幕213如图11所示而言，因为该侵入的物体300的凹凸表面，该不可见光(invisible light)结构光211a会在该物体300的阻碍位置301局部因应产生明显的结构光变形如图12所示。

本实施例的人眼安全保护系统200h中，该控制元件202h(202)以该不可见光结构光211a未遭物体300阻碍而在该屏幕104上原应形成的不可见光结构光幕213当作人眼安全保护的启动标准数据，而且该不可见光结构光幕213凭借该影像撷取装置212撷取并设定当作启动标准数据。当该控制元件202h比对并判断该屏幕104上遭物体300阻碍后的不可见光结构光幕213a的影像不同于当时该屏幕104上原应形成的不可见光结构光幕213的影像或二者213、213a之间的差异达到一定比例(程度)时，如该控制元件202h比对并判断该遭物体300阻碍后的不可见光结构光幕213a的影像确实不同于该原应形成的不可见光结构光幕213，且不可见光结构光幕213、213a二者间至少存在该阻碍位置301因局部结构光变形而产生的差异性如图12所示；则控制元件202h即控制该激光投影机101以减弱或关闭该激光成像光102的光功率，以避免射入人眼或对人眼造成伤害，而达成人眼安全的保护效果。

又相对于不可见光结构光幕213而言，该影像撷取装置212的设立位置为预先设定，如设在接近该激光投影机101的出光口103，即该影像撷取装置212所撷取的不可见光结构光幕213的影像可预先设定，因此以目前的结构光量测技术而言，该屏幕104上遭物体300阻碍后的不可见光结构光幕213a的影像及当时该屏幕104上原应形成的不可见光结构光幕213的影像可通过光学影像处理而设定并建立在同一基准上，以供该控制元件202h易于进行比对及判断。

参考图10及图13所示，本实施例中该检测元件201h的不可见光激光光源211设在激光投影机101内，并使该不可见光激光光源211通过控制如激光信号调变模块以发射一定模式的不可见光(invisible light)结构光211a，如红外线(IR)网状条纹光但不限制，投射至该屏幕104上以构成一不可见光结构光幕213如一红外线(IR)网状条纹光幕如图11所示，进而使该不可见光激光光源211所发射的不可见光结构光211a得与该激光投影机101出光口103射出的激光成像光102形成共光路型态如图13所示；图13用以说明其中一共光路型态的架构但不限制，其可利用至少一分光器(BS，Beam Splitter)或波长选择器(WS，Wavelength Selective device)配合排列在该出光口103之后，如图13所示设一分光器(BS)在该出光口103的后但不限制，因此，该不可见光激光光源211所发射的不可见光结构光211a能与激光成像光102由该激光投影机101的出光口103同步投射至该屏幕104上。又当该不可见光结构光211a能与激光成像光102形成共光路型态以由出光口103同步投射至该屏幕104上时，该不可见光激光光源211所发射的不可见光结构光211a涵盖激光投影机101的最大投射范围如锥形的激光投射范围106或影像画面105的最大范围，故能确保激光投影机101的激光投射范围106内的任何介入物体300皆能被检测到。

又以本实施例的实际使用情况而论，本实施例的人眼安全保护系统200h中该不可见光结构光211a未遭物体300阻碍而在该屏幕104上原应形成的不可见光结构光幕213仍可能会随着该屏幕104的所在位置的不同或改变而产生变形，例如：本实施例被应用于车用抬头显示器(HUD)时如第1实施例及图3、3A所示，该屏幕104设在车辆的弯弧状前挡风玻璃上，因而该不可见光结构光幕213也会随着该前挡风玻璃的弯弧状而产生全面的渐进的或平滑的变形如图14所示；或者该激光投影机101以一稍平整但有弯弧的墙面当作投射用屏幕104或是在使用中移动投射角度如由垂直的正向投射改变成非垂直的斜向投射，则该不可见光结构光幕213也会随着该投射用屏幕104的弯弧状或不同的投射角度而产生全面的渐进的或平滑的变形如图14所示；然而，因遭具有立体凹凸表面的物体300阻碍而在该物体300的阻碍位置301处所因应产生的结构光变形如图12所示一般是较为突出而明显的，即在该阻碍位置301处一般会产生局部的非渐进的或非平滑的结构光变形，而此种局部的非渐进的或非平滑的结构光变形相较于前述的全面的渐进的或平滑的结构光变形如图14所示，是明显而易于比对及判断的。因此，本实施例于实际使用时，可通过该影像撷取装置212以撷取该屏幕104上的不可见光结构光幕213的影像以当作本实施例的启动标准数据，而且当该影像撷取装置212所撷取的不可见光结构光幕213的影像已随着该屏幕104的所在位置的不同或改变而产生全面的渐进的或平滑的结构光变形时，依然是用以当作本实施例的启动标准数据，也就是该影像撷取装置212随时所撷取的不可见光结构光幕213的影像，只要未产生局部的非渐进的或非平滑的结构光变形，即可随时当作本实施例的更新的(updated)启动标准数据，使该控制元件202h(202)能利用该影像撷取装置212所取得更新的(updated)启动标准数据以进行比对及判断。

再参考图10-13所示，本实施例的人眼安全保护系统200h中，由于遭物体300阻碍后的前、后两个不可见光结构光幕213、213a的影像可通过光学影像处理而设定并建立在同一基准上以供该控制元件202h能进行比对及判断，因此本实施例的该控制元件202h进一步可根据该两个不可见光结构光幕213、213a的比对及判断以检知该阻碍位置301的坐标位置或范围，以进一步控制该激光投影机101减弱或关闭投射至该阻碍位置301的对应位置或范围的激光成像光102a的光功率。以图10为例说明，当一物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间且随时有位移产生时但不限制，如一人在该屏幕104的前移动，则通过本实施例的人眼安全保护系统200h的使用功效，只要该激光投影机101射出的激光成像光102行将投射至或进入该阻碍位置301的对应位置或范围时，凭借该控制元件202h的控制即可减弱或关闭投射至该阻碍位置301的对应位置或范围内的部分激光成像光102a的光功率，即可避免该部分激光成像光102a射入人眼，而达成人眼安全的保护效果；但非在该阻碍位置301的对应位置或范围内的激光成像光102仍然投射至该阻碍位置301以外的屏幕104上以形成影像画面供人观看。换言之，本实施例的人眼安全保护系统200h进一步可利用该检测元件201h的影像撷取装置212以撷取当物体300介入该激光投影机101与该屏幕104之间时的不可见光结构光幕213a，再凭借该控制元件202h比对并判断该物体300(即该阻碍位置301)的相对位置，以使激光成像光102a将进入该物体300的区域范围内时就直接控制该激光投影机101以减弱或关闭投射至该物体300(即阻碍位置301)的激光成像光102a的光功率。

另外，可基于美国激光安全协会定义的人眼安全规范以推算得出一激光投影机101的激光安全距离或推算得出一安全光功率值，因此上述各实施例中，该控制元件202得以控制该激光投影机101以使该激光成像光102的光功率减弱至符合或不超出该安全光功率值。

以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。在本领域普通技术人员理解，在本发明专利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种激光投影系统的人眼安全保护系统，该激光投影系统包含一激光投影机，该激光投影机用以根据静态画面或动态画面的影像信号以产生激光成像光并由出光口投射至一屏幕上以形成影像，其特征在于，该人眼安全保护系统包含：

至少一检测元件设于激光投影机的同一侧，用以检测并取得一事件影响数据，该事件影响数据由于一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致阻碍该激光成像光投射在该屏幕上以形成影像的投射路径所对应产生的数据，并将该事件影响数据提供至一控制元件；及

至少一控制元件电性连接至该激光投影机，该控制元件设有至少一比对及判断机制并设定一人眼安全保护的启动标准数据，该启动标准数据用以根据该检测元件所提供的事件影响数据以与该设定的启动标准数据进行比对及判断，并进一步根据该比对及判断的结果以控制该激光投影机所发射的激光成像光的功率；其中，当该控制元件比对及判断该检测元件所提供的事件影响数据与该启动标准数据不同或其差异达到一定比例时，即凭借该控制元件控制该激光投影机以减弱或关闭激光成像光功率；

其中，该检测元件为一影像撷取装置，该影像撷取装置用以撷取当一物体介入该激光投影机与该屏幕之间导致屏幕上遭物体阻碍后的影像并当作该事件影响数据，其中该控制元件以由该激光投影机取得的当时成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像当作人眼安全保护的启动标准数据；其中当该控制元件比对及判断该屏幕上遭物体阻碍后的影像不同于当时该屏幕上原应形成的影像或其差异达到一定比例时，该控制元件即控制该激光投影机以减弱或关闭该激光成像光功率；

其中，该控制元件还设有一影像辨识系统，该影像辨识系统用以对该屏幕上遭物体阻碍后的影像进行以下三种处理：

(1)该影像辨识系统使该屏幕上遭物体阻碍后的影像的像框大小及形状能耦合于当时成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像的像框大小及形状；

(2)该影像辨识系统使该屏幕上遭物体阻碍后的影像的边界线条能耦合于时成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像的边界线条；

(3)该影像辨识系统辨识该屏幕上遭物体阻碍后的影像的阻碍位置影像是否重迭并遮盖、变形或位移该成像光未遭物体阻碍而在该屏幕上原应形成的影像的对应位置影像；

该影像辨识系统将经上述三种方式处理后的影像提供给该控制元件进行比对及判断。

2.如权利要求1所述的激光投影系统的人眼安全保护系统，其特征在于，该控制元件能够进一步比对及判断该成像光因遭物体阻碍而导致在该屏幕上所形成的物体阻碍对应位置，以进一步控制该激光投影机减弱或关闭在该物体阻碍对应位置处的激光成像光功率。