物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊的制作方法
【專利摘要】一種物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊，包括：信號處理模塊，信號發(fā)射模塊和傳感器元件，信號處理模塊用于感知和處理來自所述傳感元件的圖像信息，并將其傳輸給信號發(fā)射模塊，信號發(fā)射模塊發(fā)射圖像傳感信息到物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)層，其特征在于：所述傳感元件依次包括：焦距為f1第一透鏡，焦距為f2的第二透鏡，用于承接圖像的圖像傳感器芯片，第一透鏡與第二透鏡的使用材料的折射率為1.5至1.7，且該第一透鏡滿足關(guān)系式：-0.9＜f1/f＜-0.4，第二透鏡滿足關(guān)系式：1.2＜f2/f＜4.8；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
【專利說明】物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器，具體涉及一種物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)時感知任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，感知其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。
[0003]無線傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)之一，在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)了一些不足，比如仍然需要連接電源，信號傳輸距離有限、無線傳感器不便定位等問題，困擾著無線傳感器的發(fā)展。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中通常的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系為:包括三層:即傳感網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和應(yīng)用網(wǎng)，在此體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上有由網(wǎng)絡(luò)融合、數(shù)據(jù)融合和服務(wù)融合組成的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，該技術(shù)架構(gòu)中的三種融合分別在三層物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中得到體現(xiàn):其中，傳感網(wǎng)與傳輸網(wǎng)之間通過用戶網(wǎng)絡(luò)接口相連，傳輸網(wǎng)與應(yīng)用網(wǎng)之間通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)接口相連。物聯(lián)網(wǎng)將終端按照物理實(shí)體的類型、服務(wù)器和公共數(shù)據(jù)平臺分別進(jìn)行歸類；然后，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的融合，使網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)能夠共享與交換，即實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合；數(shù)據(jù)融合的實(shí)現(xiàn)給同一類型的終端以統(tǒng)一的身份認(rèn)證或者信息門戶，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)的融合，從而實(shí)現(xiàn)物與人、物與物以及人與人之間的互聯(lián)。
[0005]其中傳感網(wǎng)為物聯(lián)網(wǎng)的周邊延伸網(wǎng)，是指有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn)，通過自組織方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。各類能夠融合到所述傳感網(wǎng)中的傳感器就是所述物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中傳感器很多，但是適合于能夠方便的融合到物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器較為少見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，目的在于提供一種新型的物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊。該圖像感知模塊成像質(zhì)量高，能夠方面地與現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)方便地融合，而且整體結(jié)構(gòu)合理，尺寸較小，制造成本較低，相對于現(xiàn)有具有具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]具體技術(shù)方案如下:
[0009]一種物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊，包括:信號處理模塊，信號發(fā)射模塊和傳感器元件，信號處理模塊用于感知和處理來自所述傳感元件的圖像信息，并將其傳輸給信號發(fā)射模塊，信號發(fā)射模塊發(fā)射圖像傳感信息到物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)層，其特征在于:所述傳感元件依次包括:焦距為fl第一透鏡，焦距為f2的第二透鏡，用于承接圖像的圖像傳感器芯片，第一透鏡與第二透鏡的使用材料的折射率為1.5至1.7，且該第一透鏡滿足關(guān)系式:-0.9 < fl/f< -0.4，第二透鏡滿足關(guān)系式:1.2 < f2/f < 4.8 ；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
[0010]所述第一透鏡的物方表面凸面,像方表面為凹面。
[0011]第二透鏡物方表面為凹面,像方表面為凸面。
[0012]所述第一透鏡和第二透鏡至少一個表面為非球面。
[0013]優(yōu)選在所述第一透鏡和第二透鏡的至少一個表面上形成二元衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0014]更優(yōu)選地在所述第一透鏡的物方表面上形成有二元衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)，以用于消除系
統(tǒng)像差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2感知本發(fā)明的圖像感知模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是圖2所述的圖像感知模塊的光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]參照圖1，
[0020]物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器包括信號處理模塊1，信號處理模塊I連接傳感器元件，信號處理模塊I還連接一信號發(fā)射模塊2和一電源模塊3，電源模塊3包括一發(fā)電機(jī)構(gòu)31和一蓄電機(jī)構(gòu)32,發(fā)電機(jī)構(gòu)31連接蓄電機(jī)構(gòu)32,蓄電機(jī)構(gòu)32連接信號處理模塊I。信號處理模塊I連接至少兩個傳感器元件，以便于產(chǎn)生豐富的信號。
[0021]信號處理模塊I包括微型處理器，還包括無線通信模塊，微型處理器連接無線通信模塊，無線通信模塊連接信號發(fā)射模塊2，信號發(fā)射模塊2是一用于發(fā)射定位信號的定位信號發(fā)射模塊。物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器可以采用GPS定位技術(shù)進(jìn)行定位，微型處理器通過一 GPS信號處理模塊連接無線通信模塊。GPS信號處理模塊選擇無線通信模塊的通信方式，利用定位信號發(fā)射模塊對外發(fā)射定位信號。物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器也可以采用LBS基站定位法進(jìn)行定位。微型處理器選擇無線通信模塊的通信方式和信號頻率，利用定位信號發(fā)射模塊對外發(fā)射定位信號，在采用手機(jī)信號頻率的時候，物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器就可以直接利用現(xiàn)有的手機(jī)基站進(jìn)行粗略定位。物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器還可以利用傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。在小范圍內(nèi)進(jìn)行定位的時候，可以直接利用多個信號接收裝置接收到的信號強(qiáng)度差異進(jìn)行定位，也可以使用一個可移動的信號接收裝置，根據(jù)信號的強(qiáng)弱變化進(jìn)行查找。
[0022]信號發(fā)射模塊2可以僅僅是天線，或者包括天線和其他天線輔助器件。無線通信模塊可以采用藍(lán)牙通信模塊、紫蜂(zigbee)通信模塊、手機(jī)通信模塊、無線局域網(wǎng)(WLAN)通信模塊等適于組建網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊。
[0023]物聯(lián)網(wǎng)信息感知用傳感器還包括一信號接收模塊，信號接收模塊連接信號處理模塊I內(nèi)的微型處理器，微型處理器在通過信號接收模塊接收到對無線通信模塊的通信模式進(jìn)行設(shè)置的數(shù)據(jù)后，對無線通信模塊的通信模式進(jìn)行設(shè)置。微型處理器連接一存儲器，存儲器內(nèi)存儲有對無線通信模塊進(jìn)行通信模式設(shè)置的設(shè)定數(shù)據(jù)，微型處理器在接收到數(shù)據(jù)讀取指令后，通過無線通信模塊發(fā)送設(shè)定數(shù)據(jù)。以便于外界設(shè)備對無線通信模塊的通信模式進(jìn)行設(shè)定和讀取。
[0024]發(fā)電機(jī)構(gòu)31發(fā)出的電能首先在蓄電機(jī)構(gòu)32內(nèi)儲存，以便于為包括信號處理模塊
1、信號發(fā)射模塊2在內(nèi)的耗能模塊供電，使這些耗能模塊工作。特別是使信號發(fā)射模塊2能夠發(fā)送出信號強(qiáng)度較強(qiáng)的無線電信號，進(jìn)而有效提高作用距離。還有因?yàn)榭梢詾樾盘柼幚砟KI提供更強(qiáng)電流，因此可以支持信號處理模塊I進(jìn)行更加復(fù)雜的信號處理。
[0025]具體實(shí)施中:發(fā)電機(jī)構(gòu)31可以采用一天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)，天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)連接蓄電機(jī)構(gòu)32。蓄電機(jī)構(gòu)32可以采用電容。發(fā)電機(jī)構(gòu)31還可以采用一電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)，電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一電感線圈，通過一單向?qū)ㄆ骷B接蓄電機(jī)構(gòu)32，電感線圈通過單向?qū)ㄆ骷樾铍姍C(jī)構(gòu)32充電。發(fā)電機(jī)構(gòu)31還可以米用一光能發(fā)電機(jī)構(gòu),光能發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一光電轉(zhuǎn)換器件，光電轉(zhuǎn)換器件連接蓄電機(jī)構(gòu)32ο光電轉(zhuǎn)換器件將光能轉(zhuǎn)化為電能，為電容充電。另外發(fā)電機(jī)構(gòu)31還可以采用壓力發(fā)電機(jī)構(gòu)、彎折發(fā)電機(jī)構(gòu)、震動發(fā)電機(jī)構(gòu)等類型的發(fā)電機(jī)構(gòu)。電容可以采用電解電容。以保證具有較大的電容量，能夠提供較強(qiáng)的電流。電容也可以采用非電解電容。以保證電容具有足夠長的壽命。
[0026]所述傳感元件為圖像感知模塊，具有如下結(jié)構(gòu)特征:
[0027]請參閱圖3所示為本發(fā)明圖像感知模塊的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。其從被攝物體方依序包括:具有負(fù)屈光度且凸向被攝物體的第一透鏡10 ;孔徑光閘20 ;具有正屈光度且凸向成像面呈半月型的第二透鏡30;過濾特定波長的光線的過濾元件40，該過濾元件40可以是紅外線截止過濾元件，用于可見光成像，或者是可見光截止過濾元件，用以過濾可見光，而通過的光線的波長為780至1050nm，應(yīng)用于不可見光的紅外線光成像；以及用以接收通過前述過濾元件紅外線不可見光的成像，并將該成像轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號的圖像傳感器50(成像面)，該圖像傳感器50包括平面保護(hù)透鏡51與影像傳感器52，該影像傳感器52可以是電荷率禹合兀件(ChargeCoupled Device,CCD)或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(ComplementaryMetalOxideSemiconductor, CMOS)。
[0028]前述第一透鏡與第二透鏡的使用材料的折射率為1.5至1.7，用以大角度折射入射光線，且該第一透鏡10滿足關(guān)系式:-0.9 < fl/f < -0.4，第二透鏡30滿足關(guān)系式:1.2
<f2/f <4.8 ;其中fl為第一透鏡20的光學(xué)焦距，f2為第二透鏡30的光學(xué)焦距，f為微型光學(xué)取像裝置整個系統(tǒng)的焦距。
[0029]在所述第一透鏡和第二透鏡的表面至少一個表面上形成二元衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)，優(yōu)選在第一透鏡的物方表面設(shè)置有所述二元衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)，其目的在于有效地消除系統(tǒng)像差，提聞成像質(zhì)量。
[0030]該兩片透鏡構(gòu)成的圖像感知模塊滿足公式1.6 < L/f < 4.9，其中，L是從微型光學(xué)取像裝置的光學(xué)總長，即第一透鏡10面對被攝物體的表面到成像焦點(diǎn)的距離；f是微型光學(xué)取像裝置整個系統(tǒng)的焦距。
[0031]該第一透鏡10包含有面對被攝物體的第一面11及面對成像面的第二面12，所述第一面11為相對于被攝物體呈凸面構(gòu)形的凸面，第二面12為相對于成像面呈凹陷構(gòu)形的凹陷。該第二透鏡30包含有面對被攝物體的第三面31及面對成像面的第四面32，所述第三面31為相對于被攝物體呈凹陷構(gòu)形的凹陷，第四面32為相對于成像面呈凸面構(gòu)形的凸面。且前述第一、二、三、四面11、12、31、32皆為非球面，藉此全面矯正球差及像差，并具有低公差敏感度的特性。
[0032]通過前述結(jié)構(gòu)組合，被攝物體在經(jīng)過二透鏡而在該圖像傳感器50上的最大成像高度最大滿足如下關(guān)系式:0.8 < d/f < 3，其中d為該圖像傳感器上的最大成像高度，f為微型光學(xué)取像裝置整個系統(tǒng)的焦距。
[0033]實(shí)施上第一透鏡20與第二透鏡30為目前一般市面產(chǎn)品的圓形透鏡形狀(如圖2所示)，也可以是圓形去掉兩對稱邊而呈長條狀劣弓形的透鏡，可應(yīng)用于不同外殼模型的光學(xué)鏡頭裝置。
[0034]實(shí)施上，該第一透鏡10為負(fù)透鏡，其第一面11相對于被攝物體呈凸面構(gòu)形，用以超廣角的接受外在的入射光束，從而使光束在第二面12上，藉此可充分發(fā)揮非球面的功能，矯正像差及減低公差敏感度，也使的本裝置具有超廣角度，取像角度可達(dá)100°以上。再由該孔徑光閘20取得所要的入射光束，入射光束再經(jīng)過該第二透鏡30上相對于被攝物體呈凹陷構(gòu)形的凹陷的第三面31進(jìn)行闊束，第四面32相對于成像面呈凸面構(gòu)形的正透鏡，使光束在第四面32上可分布較大的面積。也就是說，入射光束經(jīng)過第三面31的闊束，從而使光束在第四面32上可分布較大的面積，而該第二透鏡30的半月形構(gòu)造可充分發(fā)揮非球面的功能，矯正像差及減低公差敏感度。
[0035]采用非球面設(shè)計(jì)除了可矯正球差及像差外還有助于縮短鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的總長，且第一、二透鏡片20、30均可采用塑料材質(zhì)，有利于消除像差及減輕鏡頭重量，整個光學(xué)系統(tǒng)只用到兩個塑料透鏡，適合大量生產(chǎn)，且其公差敏感度低，加上景深的自由度(Depthoffield)夠大，組合公差小于光學(xué)聚焦的可用的焦深范圍，應(yīng)用時不需進(jìn)行調(diào)焦的動作，易于制造組立，符合大規(guī)模量產(chǎn)的要求。而用以過濾可見光，只通過紅外線不可見光的過濾元件40，形成一種可對人體的熱輻射進(jìn)行取像的圖像感知模塊。
[0036]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種物聯(lián)網(wǎng)圖像感知模塊，包括:信號處理模塊，信號發(fā)射模塊和傳感器元件，信號處理模塊用于感知和處理來自所述傳感元件的圖像信息，并將其傳輸給信號發(fā)射模塊，信號發(fā)射模塊發(fā)射圖像傳感信息到物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)層，其特征在于:所述傳感元件依次包括:焦距為fl第一透鏡，焦距為f2的第二透鏡，用于承接圖像的圖像傳感器芯片，第一透鏡與第二透鏡的使用材料的折射率為1.5至1.7，且該第一透鏡滿足關(guān)系式:-0.9 < fl/f< -0.4，第二透鏡滿足關(guān)系式:1.2 < f2/f < 4.8 ；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像感知模塊，所述第一透鏡的物方表面凸面，像方表面為凹面。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像感知模塊，第二透鏡物方表面為凹面，像方表面為凸面。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像感知模塊，所述第一透鏡和第二透鏡至少一個表面為非球面。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像感知模塊，在所述第一透鏡和第二透鏡的至少一個表面上形成二元衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像感知模塊，在所述第一透鏡的物方表面上形成有二元衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)，以用于消除系統(tǒng)像差。
【文檔編號】G02B13/18GK103813060SQ201210447136
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】耿振民 申請人:無錫華御信息技術(shù)有限公司