TWI564503B - Head sensor headlight device - Google Patents

Description

頭部感應頭燈之裝置

本發明一種頭部感應頭燈之裝置，詳指應用於昏暗處專用之照明裝置，其特徵在於能夠穿戴於使用者的頭部，並根據頭部的擺動角度而改變照明位置，其為一種實用性極佳之發明。

電燈在現在科技發達的世代中佔有極為重要的一席之地，早年光線的來源除了倚靠太陽光所散發出的光線外，在夜晚時則會點上蠟燭透過燭火的光線予以照明，隨著時代的進步已經提昇到利用電力供應給電燈，透過電燈內部的結構而產生光線，電燈這種跨世紀的產物造福了人類。電燈的功用何其廣，能夠應用於路燈、手電筒、車燈、探照燈以及檯燈等，任何需要光線照明的地方皆可應用，尤其是在昏暗處更是需要電燈來照明，讓使用者能夠看清楚周遭環境，一般來說使用者會攜帶手電筒予以照明，但是手電筒的拿取則就占據了一隻手的使用，尤其是像工地施工者、地下道施工者等，導致使用者在從事需要雙手的事務時並不方便，更加的耗費體力與時間，因此相關業者為了改善習知手電筒的拿用，進一步將具有照明功用的手電筒安裝到使用者可以穿戴的衣服、帽子、鞋子等，如此一來使用者可不需透過雙手的拿取就可照明周遭環境，並維持施工作業。

請參閱中華民國專利公告號M461744「頭燈之結構改 良」，其包括：一頭帶組，具有分別呈弧形之頭圈段及調整段；上述該頭圈段兩端係穿設於調整段兩端；一燈罩組，係由罩體、燈蓋及座體所共同組成，該罩體前端組設燈蓋，而座體上端與罩體相樞設，且座體後端則設於頭帶組之頭圈段前面；上述該罩體內設有二燈體，而相對應之燈蓋面則各設有一凸面及一凹面，實施時，俾以達到具有聚光及散光之目的。

上述的「頭燈之結構改良」即為現今常見用來在昏暗處給使用者所配掛的頭燈，使用者僅需配掛頭燈於頭部後，透過頭燈內的燈體予以照明，如此即可在昏暗中持續作業或從事任何事情，藉此降低危險性的發生；但是，使用者會因工作的需求而必須抬頭、低頭觀看，或者是查看眼前的事物等，頭燈的位置並不會隨著使用者頭部的擺動而跟著搖動，必須利用手動方式樞擺頭燈照明視線所觀之處，雖然還是可以達到照明之用，但是使用者則會耗費時間調整頭燈所要照射的位置，除此之外當長期的調整頭燈的位置下很容易造成樞軸處產生磨耗，導致爾後頭燈無法再進行調整，而讓整體頭燈必須替換，因此「頭燈之結構改良」雖然無須長時間用手部握持，但是卻具有其他的缺失必須改進。

有鑑於上述習知以及「頭燈之結構改良」所描述的缺失，本發明人投入許多時間研究相關知識，並加以比較各項優劣，進行相關產品的研究及開發，並歷經的多次實驗及測試，而終於推出一種『頭部感應頭燈之裝置』改善上述缺失，以符合大眾所需使用。

本發明主要目的係在於提供使用者在昏暗之處進行 工作時，能夠讓光線根據視線所觀看之處進行照射的改變，減少使用者再去利用手部的調整時間，並減輕使用者頭部的負荷重量，其改善習知技術僅剩單手可進行作業而造成危險，以及所列之「頭燈之結構改良」需耗費些許時間來調整頭燈的照明方向。

為此，本發明人極力達成前述發明之目的與功效，本發明一種頭部感應頭燈之裝置，其套帶於頭部上並對外照射光線，其包括：一套件；一主控器，其安裝於套件上，該主控器係內建有一接收單元及一控制單元，該接收單元係與控制單元無線或有線的電性連結；一感應件，其與主控器電性連結並裝設於套件內，該感應件係偵測頭部的傾斜角度並產生一資訊訊號，該資訊訊號係傳輸至主控器的接收單元予以接收；至少二燈具，其分別與主控器之控制單元電性連接，又該主控器的接收單元接收資訊訊號後啟動控制單元控制至少二燈具的亮滅強弱及照明順序；其中，使用者穿戴套件作業時，感應件透過頭部的擺動偵測其角度變化，並進一步以主控器操控各燈具的亮滅順序。

本發明進一步的技術特徵在於，進一步設有一偵測前方光源之遠光偵測件及一近光偵測件於套件，該遠光偵測件、近光偵測件係與主控器之接收單元電性連結，該遠光偵測件、近光偵測件係偵測頭部前方之光源亮度並分別產生一光源資訊傳遞至接收單元予以接收，而該控制單元係根據光源資訊而操控各燈具之光線的強弱變化，進而改變各燈具之照明為散光或聚光。

本發明進一步的技術特徵在於，該資訊訊號係為角度 資訊。

本發明進一步的技術特徵在於，該感應件係為電子式三軸感應陀螺儀、水平儀或重力感測器。

本發明進一步的技術特徵在於，至少二燈具係呈同水平高度相互並排設置。

本發明進一步的技術特徵在於，至少二燈具係呈上下並排設置。

本發明進一步的技術特徵在於，在該套件的周側進一步連接有至少一頭帶。

綜觀上述針對本發明所描述的各項技術特徵下，其優點在於使用者可透過本創作穿戴於頭部，並配合頭部的移動、擺度變化，感應件根據頭部的角度變化而以傳輸至主控器內之控制單元內，又主控件係控制各燈具在頭部受到位移擺動時，相對應之燈具則會向外透射光線，如此一來使用者即可在頭部擺動在任何位置時，各燈具中對應頭部擺動位置的其中一燈具或是複數燈具則會發出光線予以照射，使光線照射可持續維持在正前方照射，並補足是當光線給予使用者所用。

(1)‧‧‧套件

(11)‧‧‧頭帶

(2)‧‧‧主控器

(21)‧‧‧接收單元

(22)‧‧‧控制單元

(3)‧‧‧感應件

(4)‧‧‧資訊訊號

(5)‧‧‧燈具

(7)‧‧‧遠光偵測件

(8)‧‧‧近光偵測件

(9)‧‧‧光源資訊

第一圖係本發明立體示意圖。

第二圖係本發明局部分解立體示意圖。

第三圖係本發明各燈具之側面示意圖。

第四圖係本發明方塊示意圖。

第五圖係本發明照射距離示意圖。

第六圖係本發明帶掛於頭部之使用狀態示意圖。

第七圖至第九圖係本發明於頭部位於不同擺動角度之照射示意圖。。

為了清楚說明本發明所能達成上述之目的及功效，茲搭配圖示就本發明的實施例加以詳細說明其特徵與功效。請參閱第一圖至第九圖所示，本發明一種頭部感應頭燈之裝置，其套帶於頭部上並對外照射光線，其包括：一套件(1)，且該套件的周側進一步裝設有至少一頭帶(11)；一主控器(2)，其安裝於套件(1)上，該主控器(2)係內建有一接收單元(21)及一控制單元(22)，該接收單元(21)係與控制單元(22)無線或有線的電性連結；一感應件(3)，其與主控器(2)電性連結並裝設於套件(1)上，該感應件(3)係偵測頭部的傾斜、移動角度並產生一資訊訊號(4)，該資訊訊號(4)係傳輸至主控器(2)的接收單元(21)予以接收；至少二燈具(5)，其分別與主控器(2)之控制單元(22)電性連接，又該控制單元(22)接收資訊訊號(4)後啟動控制單元(22)控制至少二燈具(5)的亮滅強弱及照明順序；其中，使用者於穿戴作業時，感應件(3)透過頭部的傾斜、移動而偵測其角度變化，並進一步以主控器(2)操控各燈具(5)的亮滅順序。

前述為本發明主實施例之主要技術特徵，其對應本案申請專利範圍第一項的內容，得以詳知本發明之目的與實施型態，而其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵是為對申請專利範圍第一項內容的詳述或附加技術特徵，而非用以限制申請專利範圍第一項 的界定範圍，應知本案申請專利範圍第一項不必要一定包含其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵。

當使用者身處天色昏暗或是不具光亮的場所時，將本發明穿戴於頭部上，利用頭部的上下樞擺方式以及位移變化來控制各燈具(5)的亮滅與亮度的強弱，其原理主要是利用感應件(3)及主控器(2)的設置組配，感應件(3)會偵測頭部的樞擺而產生角度的改變並進一步產生資訊訊號(4)，而後將資訊訊號(4)傳輸至控制單元(22)內，接著控制單元(22)根據資訊訊號(4)的指示而操控各燈具(5)亮滅及亮度強弱，如此一來不論使用者在從事何種作業時，皆可透過頭部的擺動來控制任一燈具(5)或是複數燈具(5)的亮滅及亮度強弱而維持照明在正前方並達到心眼合一之目的，隨著使用者所要觀看之目標而以頭部的樞擺控制各燈具(5)照明上的變化，藉此達到最佳的照明效果。

請參閱第七圖至第九圖所示並以一、二圖為輔助，本發明頭部在各種擺動角度上的不同，又本發明在各燈具(5)數量係以至少二為主要限制，但圖示中並未限制其數量，且各燈具(5)之排列亦可為同水平高度併排設置，或者是呈上下層疊併排排列等不同的組合方式，而現於下本發明以三燈具(5)為實施例說明，首先當頭部相對於身體驅幹為同一面向，也就是說頭部尚未樞擺時，位於最頂端的燈具(5)會最先向外透射光線予以照明，接續當頭部逐漸依序向下樞擺時，該感應件(3)會逐漸偵測擺動角度的變化而讓控制單元(22)操控最頂端的燈具(5)熄滅或者是降低亮度，而下方燈具(5)中的其中一個或者是兩個則發出光線予以照明，隨著頭部樞擺的變化而依序類推各燈具(5)的亮滅變化及亮度強弱，例如頭部的逐漸樞擺漸 低，頂端的燈具(5)會逐漸降低亮度而下方燈具(5)則會逐漸增加亮度；然而，當頭部的樞擺角度介於相鄰兩顆燈具(5)皆會發亮時，該感應件(3)的偵測會根據頭部樞擺角度較趨近於何燈具(5)需發光，而讓控制單元(22)控制其中一燈具(5)為全亮，而其他燈具(5)則為半亮或全亮補光之用，請參閱第六至九圖所示，頭部不同角度的樞擺則可控制至少一顆燈具(5)發亮，或是任一顆燈具(5)全亮、相鄰的燈具(5)則是半亮或全亮狀態予以補光，以數據呈現之說明則是當頭部轉動角度小於0度及0度至5度間且視野中心距離大於20公尺時，位於上層的燈具(5)會先照射光線，又當頭部轉動角度介於5度至10度且視野中心距離在10至20公尺時，上層的燈具(5)以及下層其中一燈具(5)則會發出光線予以照射，且上層燈具(5)的光線強度比例會大於下層燈具(5)，又當頭部轉動角度位於11度至20度且視野中心距離在5至10公尺時，所亮之燈具(5)同於10公尺至20公尺，但是上層燈具(5)的光線強度比例卻會小於下層燈具(5)，又當頭部轉動角度在21度至30度且視野中心距離在3至5公尺時，上層燈具(5)熄滅，下層二燈具(5)皆發光，且其中一燈具(5)的光線強度會大於另一燈具(5)，最後當頭部轉動角度大於30度且視野中心距離位於1至3公尺時，相同的僅只有下層二燈具(5)會發光，但二燈具(5)的光線強度則相反於前述在3至5公尺時的狀態，藉此達到照明上亮度的不同，像是使用者必須在視線不佳、昏暗處觀看書籍等則可利用頭部樞擺至閱讀時的角度，讓最下方的二燈具(5)全部發亮或是其中一燈具(5)發亮，如此即可在昏暗處內觀看，請參閱第八圖所示。

接續上述之說明，本發明在照明的功效上除了一般的照明外，更可根據所照射之待照物與頭部間之距離的不同而集中光 線或是散射光線，請參閱第五圖所示，本發明進一步設有偵測前方光源亮度之遠光偵測件(7)及一近光偵測件(8)於套件(1)上，該遠光偵測件(7)及近光偵測件(8)係分別與主控器(2)之接收單元(21)有線或無線的電性連接，該遠光偵測件(7)及近光偵測件(8)係用以偵測頭部前方光源之亮度並進一步產生一光源資訊(9)，該主控器(2)之接收單元(21)會接光源資訊(9)後傳送至控制單元(22)內，該控制單元(22)進一步以光源資訊(9)的訊息而控制在發亮之燈具(5)的照射焦距，透過各燈具(5)彼此之間相互補光搭配，如此一來即可讓光線形成聚光型態或是散光型態，當頭部前方光源較弱時，燈具(5)所透射出之光線係為聚光型態，反之當頭部前方光源較強時，燈具(5)所透射之光線則為散光型態，故當使用者在閱讀、觀看遠近處時，利用頭部樞擺至最低點以及偵測待照物與頭部之間的光源強弱，使套件(1)下方之二燈具(5)或其中一燈具(5)予以發亮並調整照明亮度，藉此提供給使用者方便於昏暗處觀看等；而本發明以三燈具(5)為說明，其上層燈具(5)係為TIR(total interface reflection)透鏡，TIR中譯係為全內反射，而另外下層的燈具(5)則分別為聚光鏡及散光鏡為使用。

本發明在感應件(3)的使用上係採用電子式三軸感應陀螺儀、水平儀或是重力感應器，陀螺儀是一種用來感測與維持方向的裝置，主要是由一個位於軸心可以旋轉的輪子構成。陀螺儀一旦開始作動，由於輪子的角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用於導航、定位等系統，其特性在於體積小、重量輕、低成本、工作壽命長、低功耗、易于數位化、智慧型化；水平儀則是一種測量小角度的常用量具。在機械行業和儀錶製造中，用於測量相對於水平位置的傾斜角、機床類設備導軌的平面度和直線度、設 備安裝的水平位置和垂直位置等；重力感測器(g-sensor)，又稱線性加速度計(Accelerometer)，可以提供速度和位移的資訊，利用重力感測器水準測量儀可使測量精度達到0.002弧度，還可通過預先程式設計、多個感測器測量平臺不同方向，一次性得出平臺與基準面之間的面夾角及面夾角的方向；根據上三種不同的感應件(3)的設置皆可提供使用者頭部在樞擺時偵測控套件(1)受頭部帶動的擺度，進一步精準提供控制單元(22)操控各燈具(5)的亮滅，且各燈具(5)的亮度強弱係呈線性；另外，本發明在各燈具(5)的應用上係採用了LED燈為較佳設置，但並非用以限制燈具(5)的類型。

綜觀前述對本發明之說明下，使用者透過頭帶(11)連結套件(1)予以穿戴於頭部，並利用頭部帶動控制套件(1)的擺動，該感應件(3)會偵測控制套件(1)在任何角度上的樞擺並產生相關資訊給予主控器(2)的接收單元(21)，接收單元(21)將所接受到的資訊訊號(4)傳遞至控制單元(22)內，最後根據資訊訊號(4)的內容而控制各燈具(5)的亮滅以及各燈具(5)所透射而出之光線的型態為散光或是聚光，此方式設置不僅提供了使用者在昏暗處工作上的效率外，更可減少危險性的發生，此外透過各燈具(5)、主控器(2)、感應件(3)、遠光偵測件(7)及近光偵測件(8)的組配，大幅降低成本上的支出，且方便使用者能夠隨著頭部的樞擺變化而達到最佳的照明狀態，也就是所謂心眼合一的目的，比起習知技術更加符合一般大眾所適用。

由上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所做有關本發明之任何修飾或變更者，為其他可據以實施之型態且具有相同效果者，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇內。

綜上所述，本發明「頭部感應頭燈之裝置」，其實用性及成本效益上，確實是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構發明亦是具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較習用之結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請 鈞局早日審查，並給予肯定。

(1)‧‧‧套件

(11)‧‧‧頭帶

(5)‧‧‧燈具

(7)‧‧‧遠光偵測件

(8)‧‧‧近光偵測件

Claims (6)

1. 一種頭部感應頭燈之裝置，其套帶於頭部上並對外照射光線，其包括：一套件；一主控器，其安裝於套件上，該主控器係內建有一接收單元及一控制單元，該接收單元係與控制單元無線或有線的電性連結；一感應件，其與主控器電性連結並裝設於套件內，該感應件係偵測頭部的傾斜角度並產生一資訊訊號，該資訊訊號係傳輸至主控器的接收單元予以接收；至少二燈具，其分別與主控器之控制單元電性連接，又該主控器的接收單元接收資訊訊號後啟動控制單元控制至少二燈具的亮滅強弱及照明順序；進一步設有一偵測前方光源之遠光偵測件及一近光偵測件於套件，該遠光偵測件、近光偵測件係與主控器之接收單元電性連結，該遠光偵測件、近光偵測件係偵測頭部前方之光源亮度並分別產生一光源資訊傳遞至接收單元予以接收，而該控制單元係根據光源資訊而操控各燈具之光線的強弱變化，進而改變各燈具之照明為散光或聚光；其中，使用者穿戴套件作業時，感應件透過頭部的擺動偵測其角度變化，並進一步以主控器操控各燈具的亮滅順序。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之頭部感應頭燈之裝置，其中，該資訊訊號係為角度資訊。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之頭部感應頭燈之裝置，其中，該感應件係為電子式三軸感應陀螺儀、水平儀或重力感測器。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之頭部感應頭燈之裝置，其中，至少二燈具係呈同水平高度相互並排設置。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之頭部感應頭燈之裝置，其中，至少二燈具係呈上下並排設置。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之頭部感應頭燈之裝置，其中，在該套件的周側進一步連接有至少一頭帶。