CN111447704B - 防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法，其中，防凝露装置包括：加热元件，设置于镜头内，并连接于镜头的镜片内侧；控制器，与加热元件电连接，用于控制加热元件的温度。通过本申请，解决了相关技术无法防止设置在图像传感器前端的镜头表面凝露的问题，避免了设置在图像传感器前端的镜头表面凝露。

Description

防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法

技术领域

本申请涉及电子设备防护领域，特别是涉及一种防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法。

背景技术

在工业相机领域，通常使用半导体制冷器件来对图像传感器进行制冷，以降低图像传感器的噪声。图像传感器在冷却后温度通常可以降低到零下数十度，随着图像传感器温度降低至露点或者霜点后，在空气湿度大的情况下，空气中的水蒸气可能会在图像传感器表面或者镜头表面凝露，影响图像传感器的成像，严重的情况下可能会导致图像传感器的管脚短路而失效。

相关技术中防图像传感器凝露的冷却系统通常是利用除湿器、除湿器风道及支撑件，实现在图像传感器、制冷构件等低温表面周围形成干燥的空气氛围，防止凝露现象的发生。然而，该系统无法防止设置在图像传感器前端的镜头表面凝露。

在其他相关技术中还提出了一种防图像传感器凝露的半导体制冷片控温方案，该方案通过控制半导体制冷片的工作状态，从而期望将图像传感器前端的温度维持在一定范围内避免凝露现象的出现。然而，该方案既无法防止设置在图像传感器前端的镜头表面凝露，也无法对图像传感器前端的温度进行精确控制。

综上，针对相关技术无法防止设置在图像传感器前端的镜头表面凝露的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

基于此，本申请提供一种防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法，用以解决相关技术无法防止设置在图像传感器前端的镜头表面凝露的问题。

第一方面，本申请提供一种防凝露装置，包括：

加热元件，设置于镜头内侧，并连接于所述镜头的镜片内侧；

控制器，与所述加热元件电连接，用于控制所述加热元件的温度。

在一种可能的实现方式中，所述防凝露装置还包括：

第一温度传感器，设置于所述镜头外并与所述控制器电连接；

湿度传感器，设置于所述镜头外并与所述控制器电连接；

所述控制器，还用于根据所述第一温度传感器检测的环境温度和所述湿度传感器检测的环境湿度控制所述加热元件的温度。

在一种可能的实现方式中，所述防凝露装置还包括：

第二温度传感器，设置于所述镜头内并与所述控制器电连接；

所述控制器，还用于根据所述第一温度传感器检测的环境温度、所述湿度传感器检测的环境湿度和所述第二温度传感器检测的所述镜头内的温度，控制所述加热元件的温度。

在一种可能的实现方式中，所述加热元件为正温度系数加热膜。

在一种可能的实现方式中，所述控制器包括：

检测单元，电连接至所述正温度系数加热膜，用于检测所述正温度系数加热膜的阻值，并根据所述阻值确定所述正温度系数加热膜的温度；

所述控制器，还用于根据所述第一温度传感器检测的环境温度、所述湿度传感器检测的环境湿度和所述正温度系数加热膜的温度，控制所述加热元件的温度。

在一种可能的实现方式中，所述防凝露装置还包括冷却组件，所述冷却组件包括制冷片、导热层及阻热元件；所述阻热元件围设所述制冷片并与所述制冷片之间并形成密闭空间，所述导热层收容于所述密闭空间内并设置于所述镜头底部的电子元件与所述制冷片之间。

在一种可能的实现方式中，所述防凝露装置还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器埋设于所述导热层中。

第二方面，本申请提供一种拍摄设备，包括：镜头和设置于所述镜头底部的电子元件，所述电子元件包括图像传感器；所述拍摄设备还包括上述的防凝露装置。

第三方面，本申请提供一种防凝露方法，应用于第一方面所述的防凝露装置，所述防凝露方法包括：

所述控制器判断设置于所述镜头底部的电子元件是否处于工作状态；

所述控制器在判断到所述电子元件处于工作状态的情况下，控制所述加热元件的温度。

在一种可能的实现方式中，控制所述加热元件的温度包括：

所述控制器根据设置于所述镜头外的第三温度传感器检测到的环境温度和设置于所述镜头外的湿度传感器检测到的环境湿度，确定露点温度；

所述控制器控制所述镜头内的温度或者所述加热元件的温度不低于所述露点温度。

本申请提供的防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法，其中，防凝露装置包括：加热元件，设置于镜头内，并连接于镜头的镜片内侧；控制器，与加热元件电连接，用于控制加热元件的温度。通过本申请，解决了相关技术无法防止设置在图像传感器前端的镜头表面凝露的问题，避免了设置在图像传感器前端的镜头表面凝露。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施例的一种防凝露装置的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的一种根据露点温度矫正目标温度的流程图；

图3是根据本申请实施例的一种防凝露装置的优选结构示意图一；

图4是根据本申请实施例的一种防凝露装置的优选结构示意图二；

图5是根据本申请实施例的一种防凝露方法的流程图。

附图标记：

101、加热元件；102、镜头；103、电子元件；104、阻热元件；105、导热层；106、制冷片；107、散热片；108、吹风元件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被认为是“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实施例中提供了一种防凝露装置。图1是根据本申请实施例的一种防凝露装置的结构示意图，如图1所示，该防凝露装置包括：加热元件101，设置于镜头102内，并连接于镜头102的镜片内侧；控制器，与加热元件101电连接，用于控制加热元件101的温度。

在一些较优的实施方式中，加热元件101设置于镜头102的内侧并贴附于镜面的背面，或者贴附于镜面背面的外周，从而实现对镜头102表面的加热。加热元件101优选为透光性高的加热膜。

采用上述的结构，由控制器控制加热元件的温度，从而实现对镜头内围成的腔体及镜头外表面加热。根据统计，在相对湿度90％左右，当环境温度达到30摄氏度左右，露点温度也约为30摄氏度。因此，本实施例的防凝露装置采用加热元件控制镜头内围成的腔体以及镜头外表面温度在30度以上就能够有效地防止镜头表面凝露。

在上述防凝露装置中，控制器优选地为电子元件的控制器；控制器也可以为与电子元件的控制器不同的另一个控制器，两个控制器之间通过通讯线进行通讯或者互相独立工作。

在一些实施例中，加热元件101为通电后能够恒温的加热元件101，其恒温的温度高于30摄氏度，就能够有效地防止镜头表面凝露。

由于环境温度、环境湿度会影响露点温度；并且，由于镜头底部可能会设置一些电子元件，这些电子元件的后端通常需要制冷，其前端温度过高也将影响制冷效果或者导致制冷功耗大幅增加。因此，为了能够节约电源并实现镜头内温度的精确控制，加热元件101可以采用温度可调的加热元件。并且，在防凝露装置中还可以设置第一温度传感器和湿度传感器。其中，第一温度传感器和湿度传感器均设置于镜头外并与控制器电连接；控制器则还用于根据第一温度传感器检测的环境温度和湿度传感器检测的环境湿度控制加热元件的温度。

通过上述结构，控制器可以根据环境温度和环境湿度确定露点温度，并根据露点温度来控制加热元件的温度，例如，可以控制加热元件的温度略高于露点温度，或者控制加热元件的温度高于露点温度预设数值。该预设数值可以根据具体需求或者实验来确定，并兼顾节能的要求；通常可以选取预设数值为3～5摄氏度。

在上述实施例中，可以采用多种结构来检测镜头内的温度。在一种可能的实现方式中，防凝露装置包括第二温度传感器，该第二温度传感器设置于镜头内并与控制器电连接，实现镜头内温度的检测。控制器则可以根据第一温度传感器检测的环境温度、湿度传感器检测的环境湿度确定露点温度，并控制加热元件的温度，以使得第二温度传感器检测的镜头内的温度高于露点温度。

在另一种可能的实现方式中，加热元件采用正温度系数(Positive TemperatureCoefficient，简称为PTC)加热膜来实现。正温度系数加热膜的阻值随着温度的升高而增加，因此，控制器可以通过检测正温度系数加热膜的阻值来确定其温度，而正温度系数加热膜的温度可以被作为镜头内的温度，从而实现对镜头内温度的间接检测。此外，正温度系数加热膜还能够提供较大的热交换面积，提高温度控制效果。

基于此，在上述的实施例中，控制器还可以包括：检测单元，电连接至正温度系数加热膜，用于检测正温度系数加热膜的阻值，并根据阻值确定正温度系数加热膜的温度；控制器，则还用于根据第一温度传感器检测的环境温度、湿度传感器检测的环境湿度确定露点温度，并控制正温度系数加热膜的温度，以使得正温度系数加热膜的温度高于露点温度。

其中，露点温度的计算方法可以通过预先设置的“环境湿度-环境温度-凝露温度”的映射关系表，确定出凝露的温度临界点。图2是根据本申请实施例的一种根据露点温度矫正目标温度的流程图，如图2所示，当设备启动后，控制器通过温度传感器和湿度传感器，实时感知环境温度和环境湿度，通过查询“环境湿度-环境温度-凝露温度”的映射关系表，确定凝露温度，进而控制加热元件，防止镜头凝露现象。

本实施例中的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器以及湿度传感器优选采用数字式的传感器，能够提高传感器的温度，实现对环境温度和环境湿度的精确采集，以及实现对温度的精确控制。

如图1所示，在一些实施例中，镜头102底部可以设置电子元件103。图3是根据本申请实施例的一种防凝露装置的优选结构示意图一，如图3所示，防凝露装置还包括冷却组件，冷却组件包括制冷片106、导热层105及阻热元件104；阻热元件104围设制冷片106并与制冷片106之间并形成密闭空间，导热层105收容于密闭空间内并设置于镜头102底部的电子元件103与制冷片106之间。在一种可能的实现方式中，防凝露装置还包括第三温度传感器，第三温度传感器埋设于导热层105中，用于检测电子元件103的冷却温度。冷却组件和第三温度传感器还可以电连接至本实施例中的控制器。

上述实施例中的制冷片106优选为基于珀耳帖效应的半导体制冷片，能够实现有效地制冷。上述的阻热元件104优选为塑胶材料制成，能够有效地隔绝热量从密闭空间的侧面散失而影响制冷效率。

在上述实施例中，冷却组件采用了阻热元件104围设成密闭空间，而加热元件101设置于镜头102内，使得冷却组件和加热元件101分别属于不同的腔体中，实现了冷热腔体的隔离，避免了冷热对流，不仅提高了电子元件103后端制冷效果和电子元件103前端的制热的效果，还节约了能耗。此外，镜头102优选地形成密闭的腔体，从而保护电子元件103，并且还能够防止外界空气和水汽进入电子元件103所在的区域，降低电子元件103表面凝露发生的可能性。

半导体制冷片基于珀耳帖效应，通过在制冷片106的一面吸热，另一面放热来实现制冷。加速放热面的热量散失有助于提高制冷效果。图4是根据本申请实施例的一种防凝露装置的优选结构示意图二，如图4所示，在半导体制冷片106的放热面可以设置散热片107和吹风元件108，散热片107与半导体制冷片106的放热面导热式接触，吹风元件108设置在散热片107的翅片上，从而帮助散热。吹风元件108也可以电连接至本实施例中的控制器，控制器优选设置在半导体制冷片106的驱动板上。

在上述实施例中，控制器中控制加热元件通断的元件优选为开关管，相比于相关技术中采用继电器作为开关来控制加热元件的通断的方式而言，延长了防凝露装置以及电子元件的平均故障间隔时间。

在本实施例中还提供了一种拍摄设备，该拍摄设备包括：镜头和设置于镜头底部的电子元件，电子元件包括图像传感器，该拍摄设备还包括上述任一实施例所描述的防凝露装置。

在本实施例中还提供了一种防凝露方法，应用于上述的防凝露装置或者拍摄设备中。图5是根据本申请实施例的一种防凝露方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：

步骤S501，控制器判断设置于镜头底部的电子元件是否处于工作状态；

步骤S502，控制器在判断到电子元件处于工作状态的情况下，控制加热元件的温度。

在一些实施例中，步骤S502控制加热元件的温度时，控制器可以根据设置于镜头外的第三温度传感器检测到的环境温度和设置于镜头外的湿度传感器检测到的环境湿度，确定露点温度，并控制镜头内的温度或者加热元件的温度不低于露点温度。

综上所述，通过本发明实施例提供的上述的防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法，不仅能够有效防止镜头表面凝露，还能够防止电子元件的表面凝露，并且，本申请能够根据环境温度和环境湿度实时调节加热元件的温度及其通断，提高了控制效率，降低了功耗，也有利于保护加热元件的寿命。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种防凝露装置，其特征在于，所述防凝露装置包括：

第一温度传感器、湿度传感器，设置于镜头外；

加热元件，设置于所述镜头内，并贴附于所述镜头的镜片内侧；所述镜头为密闭的腔体，所述腔体内还包括设置于腔体底部的电子元件；

控制器，与所述加热元件、所述第一温度传感器、所述湿度传感器分别电连接，用于根据所述第一温度传感器检测的环境温度和所述湿度传感器检测的环境湿度控制所述加热元件的温度；

冷却组件，所述冷却组件包括制冷片、导热层及阻热元件；所述阻热元件围绕所述制冷片设置并与所述制冷片之间形成密闭空间，所述导热层收容于所述密闭空间内并设置于所述电子元件与所述制冷片之间，与所述电子元件、所述制冷片的制冷面导热式接触。

2.根据权利要求1所述的防凝露装置，其特征在于，所述防凝露装置还包括：

第二温度传感器，设置于所述镜头内并与所述控制器电连接；

所述控制器，还用于根据所述第一温度传感器检测的环境温度、所述湿度传感器检测的环境湿度和所述第二温度传感器检测的所述镜头内的温度，控制所述加热元件的温度。

3.根据权利要求1所述的防凝露装置，其特征在于，所述加热元件为正温度系数加热膜。

4.根据权利要求3所述的防凝露装置，其特征在于，所述控制器包括：

检测单元，电连接至所述正温度系数加热膜，用于检测所述正温度系数加热膜的阻值，并根据所述阻值确定所述正温度系数加热膜的温度；

所述控制器，还用于根据所述第一温度传感器检测的环境温度、所述湿度传感器检测的环境湿度和所述正温度系数加热膜的温度，控制所述加热元件的温度。

5.根据权利要求1所述的防凝露装置，其特征在于，所述防凝露装置还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器埋设于所述导热层中。

6.一种拍摄设备，包括镜头和设置于所述镜头底部的电子元件，所述电子元件包括图像传感器；其特征在于，所述拍摄设备还包括：如权利要求1至5中任一项所述的防凝露装置。

7.一种防凝露方法，应用于权利要求1至5中任一项所述的防凝露装置，其特征在于，所述防凝露方法包括：

所述控制器判断设置于所述镜头底部的电子元件是否处于工作状态；

所述控制器在判断到所述电子元件处于工作状态的情况下，控制所述加热元件的温度。

8.根据权利要求7所述的防凝露方法，其特征在于，控制所述加热元件的温度包括：

所述控制器根据设置于所述镜头外的第三温度传感器检测到的环境温度和设置于所述镜头外的湿度传感器检测到的环境湿度，确定露点温度；

所述控制器控制所述镜头内的温度或者所述加热元件的温度不低于所述露点温度。

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