物聯網圖像感知模塊的制作方法
【專利摘要】一種物聯網圖像感知模塊，包括：信號處理模塊，信號發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射模塊，信號發射模塊發射圖像傳感信息到物聯網傳感網絡層，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系式：-0.9＜f1/f＜-0.4，第二透鏡滿足關系式：1.2＜f2/f＜4.8；f為整個光學系統的焦距。
【專利說明】物聯網圖像感知模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及物聯網【技術領域】，具體涉及一種用于物聯網的傳感器，具體涉及一種物聯網圖像感知模塊。
【背景技術】
[0002]物聯網是通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等技術，實時感知任何需要監控、連接、互動的物體或過程，感知其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網絡接入，實現物與物、物與人的泛在鏈接，實現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網的主要技術之一，在應用的過程中出現了一些不足，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展。
[0004]現有技術中通常的物聯網結構體系為:包括三層:即傳感網、傳輸網和應用網，在此體系結構的基礎上有由網絡融合、數據融合和服務融合組成的物聯網技術架構，該技術架構中的三種融合分別在三層物聯網體系結構中得到體現:其中，傳感網與傳輸網之間通過用戶網絡接口相連，傳輸網與應用網之間通過應用網絡接口相連。物聯網將終端按照物理實體的類型、服務器和公共數據平臺分別進行歸類；然后，通過異構網絡間的融合，使網絡間數據能夠共享與交換，即實現了數據融合；數據融合的實現給同一類型的終端以統一的身份認證或者信息門戶，從而實現服務的融合，從而實現物與人、物與物以及人與人之間的互聯。
[0005]其中傳感網為物聯網的周邊延伸網，是指有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織方式構成的無線網絡。各類能夠融合到所述傳感網中的傳感器就是所述物聯網的“神經末梢”。
[0006]現有技術中傳感器很多，但是適合于能夠方便的融合到物聯網中的傳感器較為少見。

【發明內容】

[0007]為解決現有技術的缺陷和不足，目的在于提供一種新型的物聯網圖像感知模塊。該圖像感知模塊成像質量高，能夠方面地與現有的物聯網方便地融合，而且整體結構合理，尺寸較小，制造成本較低，相對于現有具有具有諸多的優點。
[0008]具體技術方案如下:
[0009]一種物聯網圖像感知模塊，包括:信號處理模塊，信號發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射模塊，信號發射模塊發射圖像傳感信息到物聯網傳感網絡層，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系式:-0.9 < fl/f< -0.4，第二透鏡滿足關系式:1.2 < f2/f < 4.8 ；f為整個光學系統的焦距。
[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結構。
[0014]更優選地在所述第一透鏡的物方表面上形成有二元衍射光學結構，以用于消除系
統像差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1物聯網信息感知用傳感器一種結構示意圖；
[0016]圖2感知本發明的圖像感知模塊的結構示意圖。
[0017]圖3是圖2所述的圖像感知模塊的光學系統的剖面圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0019]參照圖1，
[0020]物聯網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還連接一信號發射模塊2和一電源模塊3，電源模塊3包括一發電機構31和一蓄電機構32,發電機構31連接蓄電機構32,蓄電機構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射模塊2，信號發射模塊2是一用于發射定位信號的定位信號發射模塊。物聯網信息感知用傳感器可以采用GPS定位技術進行定位，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，利用定位信號發射模塊對外發射定位信號。物聯網信息感知用傳感器也可以采用LBS基站定位法進行定位。微型處理器選擇無線通信模塊的通信方式和信號頻率，利用定位信號發射模塊對外發射定位信號，在采用手機信號頻率的時候，物聯網信息感知用傳感器就可以直接利用現有的手機基站進行粗略定位。物聯網信息感知用傳感器還可以利用傳感器網絡中的多個網絡節點進行定位。在小范圍內進行定位的時候，可以直接利用多個信號接收裝置接收到的信號強度差異進行定位，也可以使用一個可移動的信號接收裝置，根據信號的強弱變化進行查找。
[0022]信號發射模塊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牙通信模塊、紫蜂(zigbee)通信模塊、手機通信模塊、無線局域網(WLAN)通信模塊等適于組建網絡的無線通信模塊。
[0023]物聯網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行設置的數據后，對無線通信模塊的通信模式進行設置。微型處理器連接一存儲器，存儲器內存儲有對無線通信模塊進行通信模式設置的設定數據，微型處理器在接收到數據讀取指令后，通過無線通信模塊發送設定數據。以便于外界設備對無線通信模塊的通信模式進行設定和讀取。
[0024]發電機構31發出的電能首先在蓄電機構32內儲存，以便于為包括信號處理模塊
1、信號發射模塊2在內的耗能模塊供電，使這些耗能模塊工作。特別是使信號發射模塊2能夠發送出信號強度較強的無線電信號，進而有效提高作用距離。還有因為可以為信號處理模塊I提供更強電流，因此可以支持信號處理模塊I進行更加復雜的信號處理。
[0025]具體實施中:發電機構31可以采用一天線式發電機構，天線式發電機構連接蓄電機構32。蓄電機構32可以采用電容。發電機構31還可以采用一電感式發電機構，電感式發電機構包括一電感線圈，通過一單向導通器件連接蓄電機構32，電感線圈通過單向導通器件為蓄電機構32充電。發電機構31還可以米用一光能發電機構,光能發電機構包括一光電轉換器件，光電轉換器件連接蓄電機構32ο光電轉換器件將光能轉化為電能，為電容充電。另外發電機構31還可以采用壓力發電機構、彎折發電機構、震動發電機構等類型的發電機構。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，具有如下結構特征:
[0027]請參閱圖3所示為本發明圖像感知模塊的光學結構圖。其從被攝物體方依序包括:具有負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，并將該成像轉換成為數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)或互補式金屬氧化物半導體(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滿足關系式:-0.9 < fl/f < -0.4，第二透鏡30滿足關系式:1.2
<f2/f <4.8 ;其中fl為第一透鏡20的光學焦距，f2為第二透鏡30的光學焦距，f為微型光學取像裝置整個系統的焦距。
[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結構，優選在第一透鏡的物方表面設置有所述二元衍射光學結構，其目的在于有效地消除系統像差，提聞成像質量。
[0030]該兩片透鏡構成的圖像感知模塊滿足公式1.6 < L/f < 4.9，其中，L是從微型光學取像裝置的光學總長，即第一透鏡10面對被攝物體的表面到成像焦點的距離；f是微型光學取像裝置整個系統的焦距。
[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形的凸面，第二面12為相對于成像面呈凹陷構形的凹陷。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形的凹陷，第四面32為相對于成像面呈凸面構形的凸面。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]通過前述結構組合，被攝物體在經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為微型光學取像裝置整個系統的焦距。
[0033]實施上第一透鏡20與第二透鏡30為目前一般市面產品的圓形透鏡形狀(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，可應用于不同外殼模型的光學鏡頭裝置。
[0034]實施上，該第一透鏡10為負透鏡，其第一面11相對于被攝物體呈凸面構形，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，入射光束再經過該第二透鏡30上相對于被攝物體呈凹陷構形的凹陷的第三面31進行闊束，第四面32相對于成像面呈凸面構形的正透鏡，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的半月形構造可充分發揮非球面的功能，矯正像差及減低公差敏感度。
[0035]采用非球面設計除了可矯正球差及像差外還有助于縮短鏡頭光學系統的總長，且第一、二透鏡片20、30均可采用塑料材質，有利于消除像差及減輕鏡頭重量，整個光學系統只用到兩個塑料透鏡，適合大量生產，且其公差敏感度低，加上景深的自由度(Depthoffield)夠大，組合公差小于光學聚焦的可用的焦深范圍，應用時不需進行調焦的動作，易于制造組立，符合大規模量產的要求。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行取像的圖像感知模塊。
[0036]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發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明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。
【權利要求】
1.一種物聯網圖像感知模塊，包括:信號處理模塊，信號發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射模塊，信號發射模塊發射圖像傳感信息到物聯網傳感網絡層，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系式:-0.9 < fl/f< -0.4，第二透鏡滿足關系式:1.2 < f2/f < 4.8 ；f為整個光學系統的焦距。
2.如權利要求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結構。
6.如權利要求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結構，以用于消除系統像差。
【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 優先權日:2012年11月9日
【發明者】耿振民 申請人:無錫華御信息技術有限公司