TWI660188B - 光學雷達裝置及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種光學雷達裝置(LiDAR)，包含一承載體、一轉動座、一驅動機構、一光學距離量測系統及一電源供應系統。承載體具有一安裝壁及一由安裝壁往上凸伸的支撐旋轉機構。轉動座可轉動地設於支撐旋轉機構，並包括一與安裝壁相間隔設置的支撐件。驅動機構設於承載體且與轉動座連接，用以驅動轉動座繞支撐旋轉機構的軸心轉動。光學距離量測系統設於支撐件以與轉動座一起轉動。電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，太陽能板設於支撐件並面向安裝壁且與光學距離量測系統電連接，發光模組設於承載體的安裝壁並可朝向太陽能板發光，以在光學距離量測系統轉動工作時藉由太陽能板將光能轉換為電能供應給光學距離量測系統。

Description

光學雷達裝置及電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置，特別是指一種包含有在運作中需要轉動且需供應電力之構件的電子裝置及光學雷達裝置。
一般包含有在運作中需要轉動且需供應電力之構件的電子裝置，具體例如光學雷達裝置。現有的一種光學雷達裝置包含有一固定座、一可轉動地設置在該固定座的轉動座、一設於該固定座並連接該轉動座以驅動該轉動座轉動的驅動機構，及一設置在該轉動座上的光學測距模組。當光學雷達裝置工作時，轉動座由包含馬達的驅動機構驅動而轉動，且光學測距模組隨轉動座轉動並能傳送光束及接收被物體反射後的光束以測量距離。由於光學測距模組需要持續供電才能運作，為了使光學測距模組能夠長時間運作且不影響轉動座轉動，目前是利用轉動座旋轉時以電磁感應的方式產生提供光學測距模組運作的電能。
然而，電磁感應要產生足夠的電能需要使轉動座達到一定的轉速，但是光學測距模組卻不能轉太快以免降低感測的準確性，如此使得能夠提供給光學測距模組的電能受到限制，無法滿足提供較大電量的需求。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種可以解決前述問題的光學雷達裝置。
因此，本發明之其中另一目的，即在提供一種可以解決前述問題的電子裝置。
於是，本發明光學雷達裝置在一些實施態樣中，是包含一承載體、一轉動座、一驅動機構、一光學距離量測系統及一電源供應系統。該承載體具有一安裝壁及一由該安裝壁往上凸伸的支撐旋轉機構。該轉動座可轉動地設於該支撐旋轉機構，並包括一與該安裝壁相間隔設置的支撐件。該驅動機構設於該承載體且與該轉動座連接，用以驅動該轉動座繞該支撐旋轉機構的軸心轉動。該光學距離量測系統設於該支撐件以與該轉動座一起轉動，並包括至少一用以發送偵測光束及接收被物體反射的該偵測光束的光學偵測模組。該電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該支撐件並面向該安裝壁且與該光學距離量測系統電連接，該發光模組設於該承載體的安裝壁並可朝向該太陽能板發光，以在該光學距離量測系統轉動工作時由該發光模組發光並藉由該太陽能板將光能轉換為電能供應給該光學距離量測系統。
在一些實施態樣中，該發光模組包含一電路板及多個佈設於該電路板的發光二極體。
在一些實施態樣中，該電源供應系統還包括一電連接於該太陽能板與該光學距離量測系統之間的儲電模組，用以儲存該太陽能板產生的電能並供應電能給該光學距離量測系統。
在一些實施態樣中，該支撐旋轉機構的軸心處設有一光通道，該光學距離量測系統還包括一電路板及一傳訊模組，該光學偵測模組及該傳訊模組與該電路板電連接且該傳訊模組對應該光通道設置，該光學偵測模組偵測所獲得的訊息通過該傳訊模組以光訊號經由該光通道傳送至一主機系統。
在一些實施態樣中，該驅動機構包括一馬達及一連接該馬達與該轉動座的傳動元件。
於是，本發明光學雷達裝置在一些實施態樣中，包含在一些實施態樣中，一承載體、一轉動座、一驅動機構、至少一光學偵測模組及一電源供應系統。該轉動座可轉動地設置於該承載體。該驅動機構設置於該承載體而用以驅動該轉動座轉動。該至少一光學偵測模組設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動，用以發送偵測光束及接收被物體反射的該偵測光束。該電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體且與該光學偵測模組電連接，該發光模組設於該承載體並可朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該發光模組發光的光能轉換為電能供應給該光學偵測模組。
於是，本發明電子裝置在一些實施態樣中，是包含一承載體、一轉動座、一驅動機構、一電力需求系統及一電源供應系統。該承載體具有一安裝壁。該轉動座可平行該安裝壁轉動地設置於該承載體。該驅動機構設置於該承載體而用以驅動該轉動座轉動。該電力需求系統設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動。該電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體的安裝壁且與該電力需求系統電連接，該發光模組設於該承載體的安裝壁並可朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該發光模組發光的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
於是，本發明電子裝置在一些實施態樣中，是包含一承載體、一轉動座、一驅動機構、一電力需求系統及一電源供應系統。該承載體具有一安裝壁。該轉動座可平行該安裝壁轉動地設置於該承載體。該驅動機構設置於該承載體而用以驅動該轉動座轉動。該電力需求系統設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動。該電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體的安裝壁且與該電力需求系統電連接，該發光模組包含間隔配置於該承載體的安裝壁的多個發光二極體，而可於運作中朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該等發光二極體的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
於是，本發明電子裝置在一些實施態樣中，是包含一承載體、一轉動座、一驅動機構、一電力需求系統及一電源供應系統。該驅動機構用以驅動該轉動座轉動。該電力需求系統設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動。該電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並保持面向該承載體，且與該電力需求系統電連接；該發光模組包含設於該承載體並保持朝向該太陽能板的多個發光二極體，而能於運作中朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該等發光二極體的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
於是，本發明電子裝置在一些實施態樣中，是包含一承載體、一轉動座、一驅動機構、一電力需求系統及一電源供應系統。該驅動機構用以驅動該轉動座轉動。該電力需求系統設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動。該電源供應系統包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體，且與該電力需求系統電連接；該發光模組包含設於該承載體並能於運作中朝向該太陽能板發光的多個發光二極體，且該等發光二極體與該太陽能板之間係保持等距，藉由該太陽能板將該等發光二極體的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
本發明至少具有以下功效：藉由電源供應系統的發光模組與太陽能板的光電轉換，可以用無線供電的方式使電力需求系統(光學距離量測系統)在運轉中持續獲得供電且能增加發光模組的發光量以增加供電量，而且在光學雷達裝置中轉動座可以用較低的轉速轉動以提高光學距離量測系統感測的準確性。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1至圖3，本發明電子裝置之一第一實施例，包含一承載體1、一轉動座2、一驅動機構3、一電力需求系統4及一電源供應系統5。在本實施例中，是以光學雷達裝置具體說明，其中電力需求系統4具體為光學距離量測系統4。
參閱圖2至圖5，承載體1具有一安裝壁11及一由安裝壁11往上凸伸的支撐旋轉機構12。在本實施例中，承載體1還具有由安裝壁11周緣往上延伸的周壁13，而由安裝壁11與周壁13共同界定一安裝空間14。此外，在本實施例中，支撐旋轉機構12具體包括一由安裝壁11一體往上延伸的環形支撐壁121、多個由支撐壁121內周一體往上延伸的彈性內卡勾122，及一滾珠軸承123。滾珠軸承123的內環123a下緣靠抵於支撐壁121上緣且滾珠軸承123的內環123a上緣由彈性內卡勾122卡扣限位，而將滾珠軸承123的內環123a固定。
轉動座2可平行該安裝壁11轉動地設於支撐旋轉機構12，並包括一與安裝壁11相間隔設置的支撐件21。在本實施例中，支撐件21具有一靠抵於滾珠軸承123的外環123b上緣的環板部211、多個由環板部211外周呈輻射狀往外延伸的條板部212、一連接於該等條板部212末端的圍繞壁部213，及多個由環板部211一體往下延伸且末端卡扣於滾珠軸承123的外環123b下緣的彈性外卡勾214。藉由環板部211靠抵於滾珠軸承123的外環123b上緣且彈性外卡勾214的末端卡扣於滾珠軸承123的外環123b下緣，使支撐件21固定於滾珠軸承123的外環123b並可與外環123b一起繞滾珠軸承123的軸心轉動。環板部211與條板部212之間形成多個鏤空區215。
驅動機構3設於該承載體1且與該轉動座2連接，用以驅動該轉動座2繞該支撐旋轉機構12的軸心轉動。在本實施例中，驅動機構3包括一馬達31及一連接馬達與轉動座2的傳動元件32。具體而言，在本實施例中傳動元件32為皮帶並且連接於支撐件21的圍繞壁部213，馬達31外接電源以提供運轉的電能，啟動馬達31後由馬達31帶動傳動元件32，再由傳動元件32帶動支撐件21，使支撐件21與滾珠軸承123的外環123b一起轉動。
光學距離量測系統4設於支撐件21以與轉動座2一起轉動，並包括一電路板41、一用以發送偵測光束及接收被物體反射的偵測光束的光學偵測模組42，及一傳訊模組43。光學偵測模組42設於電路板41並與電路板41電連接，且具有一可發射雷射光束的光發射器421，及一用以接收反射光束的光接收器422。傳訊模組43設於電路板41並與電路板41電連接，且包括一用以蒐集光學偵測模組42所獲得的訊息的微處理控制器431，及一用以將經由微處理控制器431處理過的訊號轉換為光訊號傳送的光訊號傳送器432。此外，支撐旋轉機構12的軸心處設有一光通道44，且光訊號傳送器432對應光通道44設置，光學偵測模組42偵測所獲得的訊息通過傳訊模組43以光訊號經由光通道44傳送至一主機系統6，以由主機系統6整合光學偵測模組42陸續獲得的訊息。在本實施例中，光通道44由一固定於電路板41下表面的固定部441，及一由固定部441往下延伸穿過支撐旋轉機構12且末端穿出安裝壁11的管體部442構成，用以屏蔽外界光源干擾光訊號。主機系統6包括一主機板61及一光訊號接收器62，光訊號接收器62對應設於光通道44出口處以接收光訊號。再者，在本實施例中，轉動座2還包括一罩蓋於支撐件21上的外蓋22，以遮蓋光學距離量測系統4，且外蓋22設有兩個分別對應光發射器421及光接收器422的穿孔221(見圖6)，以供光束通過。此外，承載體1還可包括一封蓋(未圖示)以遮蓋驅動機構3使傳動元件32不會露出於外。
電源供應系統5包括一太陽能板51及一發光模組52。太陽能板51設於支撐件21並保持面向安裝壁11且與光學距離量測系統4電連接。在本實施例中，太陽能板51由支撐件21的圍繞壁部213支撐，且吸光面朝下設置由鏤空區215露出，光學距離量測系統4的電路板41固定於太陽能板51上方。發光模組52設於承載體1的安裝壁11並可朝向太陽能板51發光，以在光學距離量測系統4轉動工作時由發光模組52發光並藉由太陽能板51將光能轉換為電能供應給光學距離量測系統4。在本實施例中，發光模組52包含一設於安裝壁11的電路板521及多個間隔配置於電路板521並保持朝向該太陽能板51的發光二極體522，發光二極體522與太陽能板51之間保持等距，電源供應系統5還包括一電連接於太陽能板51與光學距離量測系統4之間的儲電模組53，用以儲存太陽能板51產生的電能並供應電能給光學距離量測系統4。儲電模組53可以是充電電池或是電容，藉由儲電模組53可以增加供電的穩定性。發光模組52外接電源以使發光二極體522在運作中朝向太陽能板51發光，並經由太陽能板51將光轉換為電能提供給光學距離量測系統4，藉此可以用無線供電的方式使光學距離量測系統4在運轉中持續獲得供電且能增加發光模組52的發光量以增加供電量，而且轉動座2可以用較低的轉速轉動以提高光學距離量測系統4感測的準確性。在變化的實施例，發光模組52也可採用其他的發光元件，並不以本實施例為限。
參閱圖7與圖8，本發明電子裝置之一第二實施例與第一實施例的差異在於，在第二實施例中有兩個光學偵測模組42以背靠背方式設於電路板41上，而在外蓋22對應設有兩對穿孔221以分別對應兩個光學偵測模組42。可以理解地，光學偵測模組42也可以是兩個以上且可以採上下堆疊方式設置，當然電路板41、轉動座2及承載體1等構件的大小也需對應調整。
參閱圖9與圖10，本發明電子裝置之一第三實施例與第一實施例的差異在於，在第三實施例中驅動機構3是以齒輪組33傳動，齒輪組33包括連接馬達31的主動齒輪331、形成於支撐件21的從動齒輪333，及分別連接主動齒輪331與從動齒輪333的兩個中間齒輪332，且兩中間齒輪332同軸並同步轉動。在本實施例中，從動齒輪333具體是在支撐件21的圍繞壁部213的外周形成齒狀表面而成。
雖然在前述實施例中是以光學雷達裝置為例具體說明，可以理解地，若有其他同樣有需要在工作中轉動且需要被供電的電力需求系統的電子裝置，亦可在前述實施例的架構下將光學距離量測系統替換其他電力需求系統，即可使電力需求系統隨轉動座轉動並可在運作中由電源供應系統供電。
綜上所述，藉由電源供應系統5的發光模組52與太陽能板51的光電轉換，可以用無線供電的方式使電力需求系統(光學距離量測系統)4在運轉中持續獲得供電且能增加發光模組52的發光量以增加供電量，而且在光學雷達裝置中轉動座2可以用較低的轉速轉動以提高光學距離量測系統4感測的準確性。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧承載體
11‧‧‧安裝壁
12‧‧‧支撐旋轉機構
121‧‧‧支撐壁
122‧‧‧彈性內卡勾
123‧‧‧滾珠軸承
123a‧‧‧內環
123b‧‧‧外環
13‧‧‧周壁
14‧‧‧安裝空間
2‧‧‧轉動座
21‧‧‧支撐件
211‧‧‧環板部
212‧‧‧條板部
213‧‧‧圍繞壁部
214‧‧‧彈性外卡勾
215‧‧‧鏤空區
22‧‧‧外蓋
221‧‧‧穿孔
3‧‧‧驅動機構
31‧‧‧馬達
32‧‧‧傳動元件
33‧‧‧齒輪組
331‧‧‧主動齒輪
332‧‧‧中間齒輪
333‧‧‧從動齒輪
4‧‧‧光學距離量測系統(電力需求系統)
41‧‧‧電路板
42‧‧‧光學偵測模組
421‧‧‧光發射器
422‧‧‧光接收器
43‧‧‧傳訊模組
431‧‧‧微處理控制器
432‧‧‧光訊號傳送器
44‧‧‧光通道
441‧‧‧固定部
442‧‧‧管體部
5‧‧‧電源供應系統
51‧‧‧太陽能板
52‧‧‧發光模組
521‧‧‧電路板
522‧‧‧發光二極體
53‧‧‧儲電模組
6‧‧‧主機系統
61‧‧‧主機板
62‧‧‧光訊號接收器
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明電子裝置的一第一實施例的一立體示意圖； 圖2是沿圖1中的II-II直線所取的一剖視示意圖； 圖3是該第一實施例的一立體分解示意圖； 圖4是該第一實施例的一立體分解示意圖； 圖5是圖4的另一角度視圖； 圖6是該第一實施例的一側視示意圖； 圖7是本發明電子裝置的一第二實施例的一立體分解示意圖； 圖8是該第二實施例的一俯視示意圖，其中一外蓋未示出； 圖9是本發明電子裝置的一第三實施例的一立體示意圖；及 圖10是該第三實施例的一立體分解示意圖。

Claims (10)

  1. 一種光學雷達裝置，包含： 一承載體，具有一安裝壁及一由該安裝壁往上凸伸的支撐旋轉機構； 一轉動座，可轉動地設於該支撐旋轉機構，並包括一與該安裝壁相間隔設置的支撐件； 一驅動機構，設於該承載體且與該轉動座連接，用以驅動該轉動座繞該支撐旋轉機構的軸心轉動； 一光學距離量測系統，設於該支撐件以與該轉動座一起轉動，並包括至少一用以發送偵測光束及接收被物體反射的該偵測光束的光學偵測模組；及 一電源供應系統，包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該支撐件並面向該安裝壁且與該光學距離量測系統電連接，該發光模組設於該承載體的安裝壁並可朝向該太陽能板發光，以在該光學距離量測系統轉動工作時由該發光模組發光並藉由該太陽能板將光能轉換為電能供應給該光學距離量測系統。
  2. 如請求項1所述光學雷達裝置，其中，該發光模組包含一電路板及多個佈設於該電路板的發光二極體。
  3. 如請求項1所述光學雷達裝置，其中，該電源供應系統還包括一電連接於該太陽能板與該光學距離量測系統之間的儲電模組，用以儲存該太陽能板產生的電能並供應電能給該光學距離量測系統。
  4. 如請求項1所述光學雷達裝置，其中，該支撐旋轉機構的軸心處設有一光通道，該光學距離量測系統還包括一電路板及一傳訊模組，該光學偵測模組及該傳訊模組與該電路板電連接且該傳訊模組對應該光通道設置，該光學偵測模組偵測所獲得的訊息通過該傳訊模組以光訊號經由該光通道傳送至一主機系統。
  5. 如請求項1所述光學雷達裝置，其中，該驅動機構包括一馬達及一連接該馬達與該轉動座的傳動元件。
  6. 一種光學雷達裝置，包含： 一承載體； 一轉動座，可轉動地設置於該承載體； 一驅動機構，設置於該承載體而用以驅動該轉動座轉動； 至少一光學偵測模組，設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動，用以發送偵測光束及接收被物體反射的該偵測光束；及 一電源供應系統，包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體且與該光學偵測模組電連接，該發光模組設於該承載體並可朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該發光模組發光的光能轉換為電能供應給該光學偵測模組。
  7. 一種電子裝置，包含： 一承載體，具有一安裝壁； 一轉動座，可平行該安裝壁轉動地設置於該承載體； 一驅動機構，設置於該承載體而用以驅動該轉動座轉動； 一電力需求系統，設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動；及 一電源供應系統，包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體的安裝壁且與該電力需求系統電連接，該發光模組設於該承載體的安裝壁並可朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該發光模組發光的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
  8. 一種電子裝置，包含： 一承載體，具有一安裝壁； 一轉動座，可平行該安裝壁轉動地設置於該承載體； 一驅動機構，設置於該承載體而用以驅動該轉動座轉動； 一電力需求系統，設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動；及 一電源供應系統，包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體的安裝壁且與該電力需求系統電連接，該發光模組包含間隔配置於該承載體的安裝壁的多個發光二極體，而可於運作中朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該等發光二極體的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
  9. 一種電子裝置，包含： 一承載體； 一轉動座； 一驅動機構，用以驅動該轉動座轉動； 一電力需求系統，設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動；及 一電源供應系統，包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並保持面向該承載體，且與該電力需求系統電連接；該發光模組包含設於該承載體並保持朝向該太陽能板的多個發光二極體，而能於運作中朝向該太陽能板發光，藉由該太陽能板將該等發光二極體的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
  10. 一種電子裝置，包含： 一承載體； 一轉動座； 一驅動機構，用以驅動該轉動座轉動； 一電力需求系統，設於該轉動座並隨該轉動座一起轉動；及 一電源供應系統，包括一太陽能板及一發光模組，該太陽能板設於該轉動座並面向該承載體，且與該電力需求系統電連接；該發光模組包含設於該承載體並能於運作中朝向該太陽能板發光的多個發光二極體，且該等發光二極體與該太陽能板之間係保持等距，藉由該太陽能板將該等發光二極體的光能轉換為電能供應給該電力需求系統。
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