CN115166926B - 一种基于半导体制冷技术的防结露镜头及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种基于半导体制冷技术的防结露镜头及其工作方法。该防结露镜头包括镜片、半导体制冷器、防护罩、控制单元和结露传感器；所述半导体制冷器设置在所述镜片外侧部，所述防护罩设置在所述镜片外侧部；所述半导体制冷器具有制冷部和发热部，所述发热部靠近所述镜片，所述制冷部靠近所述防护罩；所述结露传感器与所述控制单元电连接，将表征结露或结露风险的第一信息发送至所述控制单元；所述半导体制冷器与所述控制单元电连接，所述控制单元根据所述第一信息控制所述半导体制冷器进入工作状态。该防结露镜头具有防结露效果好、能耗低的优点。

Description

一种基于半导体制冷技术的防结露镜头及其工作方法

【技术领域】

本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种基于半导体制冷技术的防结露镜头及其工作方法。

【背景技术】

防止镜片结露，通常的做法是对镜片进行电加热，迫使凝结在镜片上的水分蒸发。由于镜片与周边高湿度空气之间存在沸腾换热，换热系数很高(200～1000W/(m2*K)，因此，要维持镜片不结露，需要消耗大量的电能对镜片进行加热。

【发明内容】

有鉴于此，本申请实施例提供了一种利用半导体制冷技术的防结露镜头装置，通过制冷除湿和加热蒸发的双重抗凝结、除凝结作用，能够有效提升镜片防结露的效果，降低电能的消耗。

为实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种基于半导体制冷技术的防结露镜头，包括镜片、半导体制冷器、防护罩、控制单元和结露传感器；所述半导体制冷器设置在所述镜片外侧部，所述防护罩设置在所述镜片外侧部；所述半导体制冷器具有制冷部和发热部，所述发热部靠近所述镜片，所述制冷部靠近所述防护罩；

所述结露传感器与所述控制单元电连接，将表征结露或结露风险的第一信息发送至所述控制单元；所述半导体制冷器与所述控制单元电连接，所述控制单元根据所述第一信息控制所述半导体制冷器进入工作状态。

在一个实施例中，所述镜片外轮廓呈圆形结构，由玻璃材料制成。

在一个实施例中，所述半导体制冷器为环形结构；所述半导体制冷器的发热部安装在所述镜片外周部分，所述防护罩与所述半导体制冷器的制冷部固定安装。

在一个实施例中，所述制冷部具有第一冷面，所述发热部具有第一热面；所述第一热面与所述镜片外侧面紧贴安装；所述第一冷面与所述防护罩的一侧紧贴安装。

在一个实施例中，所述防护罩为喇叭筒形结构，由高导热系数金属组成；所述防护罩直径较小的一侧靠近所述制冷部；所述防护罩直径较大的一侧远离所述制冷部。

在一个实施例中，所述控制单元包括控制芯片、第一可控开关管、供电单元；所述结露传感器通过所述控制芯片的一个信号端与所述控制单元电连接；所述控制芯片的另一个信号输出端与所述第一可控开关管的控制端电连接，所述第一可控开关管的第一端与所述供电单元输出端电连接；所述第一可控开关管的第二端与所述半导体制冷器电连接；所述控制单元通过控制第一可控开关管闭合，使得所述半导体制冷器通电，从而使得所述半导体制冷器进入工作状态。

在一个实施例中，所述结露传感器包括电阻式结露传感器、电容式结露传感器或者深紫外式结露传感器。

在一个实施例中，所述深紫外式结露传感器包括控制装置、深紫外光源、深紫外光电转换器和透深紫外玻璃；所述控制装置与所述深紫外光源电连接，为所述深紫外光源提供发光电源；所述深紫外光源具有第一光窗，所述深紫外光电转换器具有第二光窗；所述第一光窗与所述第二光窗间隔设置在所述透深紫外玻璃同一侧；所述深紫外光源能够发出紫外光并经所述第一光窗照射到所述透深紫外玻璃，所述透深紫外玻璃能够对所述紫外光进行反射，并将反射光通过所述第二光窗照射到所述深紫外光电转换器；所述深紫外光电转换器与所述控制单元的信号端电连接，所述深紫外光电转换器将表征所述反射光强度的第一电信号发送至所述控制单元；所述控制单元根据所述第一电信号判断结露状态。

一种防结露镜头的工作方法，适用于上述的基于半导体制冷技术的防结露镜头；所述工作方法包括以下步骤：

通过结露传感器判断是否发生结露；

若发生结露，则通过控制单元控制半导体制冷器工作；

所述半导体制冷器的制冷部给防护罩降温，所述半导体制冷器的发热部给镜片升温；

降温后的所述防护罩上凝结水珠，所述镜片上的水分升温后蒸发。

在一个实施例中，所述控制半导体制冷器工作包括步骤：所述控制单元根据所述结露传感器发送的表征结露或结露风险的第一信号向所述半导体制冷器供电，使得所述半导体制冷器通电工作。

本申请实施例提供的一种基于半导体制冷技术的防结露镜头，包括镜片、半导体制冷器、防护罩、控制单元和结露传感器；所述半导体制冷器和防护罩均设置在镜片外侧部，且半导体制冷器的制冷部靠近防护罩、发热部靠近镜片。结露传感器将表征结露或者结露风险的第一信号发送至控制单元，控制单元根据该第一信号控制半导体制冷器工作；半导体制冷器工作时，其制冷部制冷，使大部分水分凝结在防护罩上，同时发热部发热，使镜片上的水分(若有)蒸发。该基于半导体制冷技术的防结露镜头具有以下优点：

第一，本发明充分利用半导体制冷器的制冷作用，致使进入防护罩内湿空气中的大部分水分在防护罩内壁上凝结，降低了防护罩内空气的相对湿度，起到了制冷除湿的抗凝结作用。

第二，本发明充分利用半导体制冷器热面散发的余热，给镜片加热，把镜片上偶尔凝结的少量水分迅速蒸发掉，起到了加热蒸发的除凝结作用。

第三，本发明在提供双重抗凝结、除凝结作用的同时，降低了电能消耗，解决了以往电加热防结露方法耗能大的问题。

本申请实施例还提供了上述防结露镜头的工作方法，具有防结露效果更优、能耗更低的优点。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请一实施例提供的基于半导体制冷技术的防结露镜头的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的半导体制冷器的剖视图；

图3为图1所示的实施例提供的防结露镜头的原理说明图；

图4为本申请一实施例提供的控制单元的电路框图；

图5为本申请实施例提供的防结露镜头的工作方法流程图；

图6为本申请一实施例提供的深紫外式结露传感器的结构示意图；

图7为图6所示的深紫外式结露传感器在结露情况下的光路线示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“第一”、“第二”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

半导体制冷技术的基本原理为，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量。基于此，本申请实施例提供了一种基于半导体制冷技术的防结露镜头，如图1所示，包括镜片1、半导体制冷器2、防护罩3、控制单元4和结露传感器5。其中，半导体制冷器2设置在镜片1外侧部；防护罩3也设置在镜片1外侧部。如图2所示，半导体制冷器2具有制冷部23、发热部22和金属导体21。其中，发热部22靠近镜片1，制冷部23靠近防护罩3；结露传感器5与控制单元4电连接，将表征结露或结露风险的第一信息发送至控制单元4；半导体制冷器2与控制单元4电连接，控制单元4根据第一信息控制半导体制冷器2进入工作状态。半导体制冷器工作时，发热部22释放热量，制冷部23吸收热量。其工作原理如下：

结露传感器5监测到环境具备结露条件后，将表征结露或结露风险的第一信息上报给控制单元4，控制单元4给半导体制冷器2上电，使其工作；靠近半导体制冷器2的制冷部23的防护罩温度降低，而靠近半导体制冷器2的发热部22的镜片温度升高，使得镜片1温度高于防护罩3温度。如图3所示，由于镜片1温度高于防护罩3温度，进入防护罩3的湿空气中的水分，会快速、大量凝结在防护罩3的内壁，镜片1上的凝结会很微弱。即使有少量的水分凝结在镜片1上，也会随着镜片1的温度升高快速蒸发掉。

本申请实施例提供的基于半导体制冷技术的防结露镜头一方面，充分利用半导体制冷器的制冷作用，使得防护罩温度降低，致使进入防护罩内湿空气中的水分在防护罩内壁上凝结，降低了防护罩内空气的相对湿度，从而减少(甚至避免)了空气中水分在镜片上凝结；另一方面，充分利用了半导体制冷器发热部散发的余热，给镜片加热，把镜片上偶尔凝结的少量水分迅速蒸发掉，通过制冷除湿和加热蒸发相结合的方式最终达到双重抗凝结、除凝结的作用。

在一个实施例中，镜片1外轮廓呈圆形结构，由玻璃材料制成。相应的，可以设置半导体制冷器为环形结构，即，为契合镜片形状的圆环形结构；半导体制冷器的发热部安装在所述镜片外周部分，中间透出用于拍摄成像的透明区域；防护罩与半导体制冷器的制冷部固定安装。

进一步的，在一个实施例中，如图2所示，制冷部23具有第一冷面231，所述发热部22具有第一热面221。进一步的，如图1所示，设置第一热面221与镜片1外侧面紧贴安装；半导体制冷器2工作时，能够对镜片1起到加热作用；具体的可以通过粘接形式、也可以使用相适应的结构件进行配合安装。第一冷面231与防护罩3的一侧紧贴安装；半导体制冷器2工作时，能够对防护罩3起到制冷作用；具体的可以通过粘接形式、也可以使用相适应的结构件进行配合安装。本申请对具体安装方式不作限定。

在上述实施例中，设置防护罩为喇叭筒形结构，由高导热系数金属组成，能够对镜头起到防护作用，并具有较高的制冷效率；防护罩直径较小的一侧靠近所述制冷部；防护罩直径较大的一侧远离所述制冷部。

在上述实施例中，如图4所示，控制单元4包括控制芯片41(比如MCU芯片)、第一可控开关管K1、供电单元42。其中供电单元42能够提供半导体制冷器2的工作电压。结露传感器5通过控制芯片41的一个信号端与控制单元4电连接；控制芯片41的另一个信号输出端与第一可控开关管K1的控制端电连接，第一可控开关管K1的第一端与供电单元42输出端电连接；第一可控开关管K1的第二端与半导体制冷器2电连接；控制单元4通过控制第一可控开关管K1闭合，使得半导体制冷器2通电，从而使得半导体制冷器2进入工作状态：发热部发热，加热镜片；制冷部制冷，给防护罩降温。

进一步的，结露传感器5包括电阻式结露传感器、电容式结露传感器或者深紫外式结露传感器。其中，深紫外式结露传感器的结构示意图如图6所示，包括控制装置11、深紫外光源12、深紫外光电转换器13和透深紫外玻璃14。其中，控制装置11与深紫外光源12电连接，为深紫外光源12提供发光电源，具体的，控制装置11可以通过电源线与深紫外光源12电连接，以向其提供发光电源，深紫外光源12在接收到发光电源后能够反射紫外光。深紫外光源12具有第一光窗121，深紫外光电转换器13具有第二光窗131。第一光窗121与第二光窗131间隔设置在透深紫外玻璃同一侧。如图7所示，深紫外光源12能够发出紫外光并经第一光窗121照射到透深紫外玻璃14的外侧界面，透深紫外玻璃14的外侧界面能够对紫外光进行反射，并将反射光通过第二光窗131照射到深紫外光电转换器13。如图6所示，深紫外光电转换器13与控制装置11的信号端电连接，深紫外光电转换器13将表征所述反射光强度的第一电信号发送至控制装置11；控制装置11根据第一电信号判断结露状态。结露时和不结露时，深紫外光的反射率不同，第一电信号大小也就不同，因此可以根据第一电信号大小判断是否有结露风险或者是否发生了结露，该实施例提供的深紫外式结露传感器能够精确及时的检测出结露状况。

基于上述实施例提供的基于半导体制冷技术的防结露镜头，本申请实施例还提供了一种防结露镜头的工作方法，如图5所示，所述工作方法包括以下步骤：

S1：检测是否发生结露，具体的通过结露传感器判断是否发生结露或者是否有结露风险；

S2：若发生结露或者有结露风险，则通过控制单元控制半导体制冷器工作；

S3：镜片升温、防护罩降温：半导体制冷器工作时，半导体制冷器的制冷部给防护罩降温，半导体制冷器的发热部给镜片升温；

S4：大部分水分在防护罩上凝结，镜片上凝结的少量水分蒸发：降温后的防护罩上凝结水珠，镜片上的少量水分升温后蒸发。

进一步的，在一个实施例中，步骤S2中的控制半导体制冷器工作包括步骤：控制单元根据结露传感器发送的表征结露或结露风险的第一信号向半导体制冷器供电，使得该半导体制冷器通电工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种基于半导体制冷技术的防结露镜头，其特征在于，包括镜片、半导体制冷器、防护罩、控制单元和结露传感器；所述半导体制冷器设置在所述镜片外侧部，所述防护罩设置在所述镜片外侧部；所述半导体制冷器具有制冷部和发热部，所述发热部靠近所述镜片，所述制冷部靠近所述防护罩；

所述结露传感器与所述控制单元电连接，将表征结露或结露风险的第一信息发送至所述控制单元；所述半导体制冷器与所述控制单元电连接，所述控制单元根据所述第一信息控制所述半导体制冷器进入工作状态；

所述控制单元包括控制芯片、第一可控开关管、供电单元；所述结露传感器通过所述控制芯片的一个信号端与所述控制单元电连接；所述控制芯片的一个信号输出端与所述第一可控开关管的控制端电连接，所述第一可控开关管的第一端与所述供电单元输出端电连接；所述第一可控开关管的第二端与所述半导体制冷器电连接；所述控制单元通过控制第一可控开关管闭合，使得所述半导体制冷器通电，从而使得所述半导体制冷器进入工作状态；

所述结露传感器包括深紫外式结露传感器；

所述深紫外式结露传感器包括控制装置、深紫外光源、深紫外光电转换器和透深紫外玻璃；所述控制装置与所述深紫外光源电连接，为所述深紫外光源提供发光电源；所述深紫外光源具有第一光窗，所述深紫外光电转换器具有第二光窗；所述第一光窗与所述第二光窗间隔设置在所述透深紫外玻璃同一侧；所述深紫外光源能够发出紫外光并经所述第一光窗照射到所述透深紫外玻璃，所述透深紫外玻璃能够对所述紫外光进行反射，并将反射光通过所述第二光窗照射到所述深紫外光电转换器；所述深紫外光电转换器与所述控制单元的信号端电连接，所述深紫外光电转换器将表征所述反射光强度的第一电信号发送至所述控制单元；所述控制单元根据所述第一电信号判断结露状态。

2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷技术的防结露镜头，其特征在于，所述镜片外轮廓呈圆形结构，由玻璃材料制成。

3.根据权利要求2所述的基于半导体制冷技术的防结露镜头，其特征在于，所述半导体制冷器为环形结构；所述半导体制冷器的发热部安装在所述镜片外周部分，所述防护罩与所述半导体制冷器的制冷部固定安装。

4.根据权利要求2所述的基于半导体制冷技术的防结露镜头，其特征在于，所述制冷部具有第一冷面，所述发热部具有第一热面；所述第一热面与所述镜片外侧面紧贴安装；所述第一冷面与所述防护罩的一侧紧贴安装。

5.根据权利要求4所述的基于半导体制冷技术的防结露镜头，其特征在于，所述防护罩为喇叭筒形结构，由高导热系数金属组成；所述防护罩直径较小的一侧靠近所述制冷部；所述防护罩直径较大的一侧远离所述制冷部。

6.一种防结露镜头的工作方法，其特征在于，适用于如权利要求1-5任一项所述的基于半导体制冷技术的防结露镜头；所述工作方法包括以下步骤：

通过所述结露传感器判断是否发生结露；

若发生结露，则通过控制单元控制半导体制冷器工作；

所述半导体制冷器的制冷部给防护罩降温，所述半导体制冷器的发热部给镜片升温；

降温后的所述防护罩上凝结水珠，所述镜片上的水分升温后蒸发。

7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述控制半导体制冷器工作包括步骤：所述控制单元根据所述结露传感器发送的表征结露或结露风险的第一信号向所述半导体制冷器供电，使得所述半导体制冷器通电工作。