专利名称：无线网络元的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息技术领域，进一步涉及物联网技术领域，具体涉及一种无线网络
J Li ο
背景技术：
物联网是通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。但是现有技术中的物联网系统存在这结构不合理，过于复杂，体积过大等缺陷。
发明内容
为解决现有技术的缺陷和不足，本发明提供一种新型的无线网元，相对于现有技术具有诸多的优点。具体技术方案如下一种无线网络元，包括依次连接的成像模块、成像模块接口、数据提取处理器、接收机、天线，其特征在于所述成像模块包括第一镜头组件层，其上具有多个阵列式排列的透镜，各透镜的焦距相同，光轴不同，相邻两个透镜之间的间距为S，第二透镜组件层，其上具有多个阵列式排列的透镜，各透镜的焦距相同，光轴不同，相邻两个透镜之间的间距为S，其中所述第一透镜组件层和第二透镜组件层层叠放置，相对于的各个透镜在光轴上对准；图像传感器层，其上具有多个阵列式排列的传感器芯片，相邻两个芯片之间的间距为Dl，各单个的传感器芯片与相应的各单个的透镜在光轴上对准；S/D的数值为I. 6-2. 9之间。作为本发明优选的实施例，设第一透镜组件层的各透镜的焦距为Π，第二透镜组件层各透镜的焦距为f2，fl/f2比值为O. 25-1. 36。作为本发明优选的实施例，所述第一和第二透镜组件层选用阿贝系数大于45的材料制成。作为本发明优选的实施例，其用于物联网互联系统。
图I本发明无线网络元的原理图；图2本发明的成像模块的结构示意图。图3是图2所述的成像模块的剖视图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。图I是根据本发明实施例的无线通信网络100的插图。图解的无线通信网络包括所有的无线网络元件通信到或通信经过的单个接入点101。为了简洁和清楚起见，图I的无线通信网络100被图解，其包括三个网络元件103、105和107，但是应当理解实际的无线通信网络可以包括更多活动或非活动的网络元件。应当理解，接入点101可以经过有线通信链路被连接到其它的接入点或网络元件。从而，接入点101可以在部分无线网络的有线与无线部分之间起桥接作用。在图解的示例中，不同的网络元件可以例如对应于个人电脑、用户电子装置、家用器具、打印机服务器、个人数字助理、视听设备或任何其它适当的装置类型。在特殊的实施例中，第一网络元件103定期发射包括装置标识和信息的宣告消息。宣告消息由接入点101来广播。 第二网络元件105可操作来接收和处理宣告消息。另外，第二网络元件105可操作来发射由接入点101广播的查询消息。在所描述的实施例中，第三网络元件107可操作来产生包括装置标识的查询响应消息并且将其发射到第二网络元件105，第二网络元件105可操作来接收并处理这个查询响应消息。从而，第二网络元件105在所述示例中将接收来自于其它网络元件的装置标识和信息。第二网络元件105包括一个或多个能够察觉第二网络元件105的操作物理环境的状况的传感器。例如，第二网络元件可以处理视频传感器信号以提供基于视觉输入的各种服务。在某些实施例中，第二网络元件105可以例如视觉上检测包括与其它网络元件101、107相关联的目标在内的目标的位置。然而，基于传感器信号的处理只趋向于导致可能是缓慢的、不可靠的、复杂的、受限的并且亚最佳的性能。例如，基于来自于视觉视频成像模块的传感器信号的目标检测可能是复杂并且不可靠的，并且可能基于对目标被检测到的许多假设。例如，检测诸如AV环境中的扩音器之类的目标一般来说将基于扩音器形状、大小和颜色的假设。这些假设可能或多或少是正确的(例如特别设计的扬声器如果没有附加信息就不能识别)，从而导致在视觉传感器信号中对扩音器的检测不可靠并会发生变化。根据本发明的实施例，传感器信号的处理可以通过使用与将被检测到的其它网络元件的一个或多个物理特征相关的信息而被简化和/或改进。在下文中，本发明的实施例将参考特殊的示例应用来描述。在该示例中，第一网络元件103包括被连接到无线网络通信单元的五个扩音器。第三网络元件107包括嵌入了无线网络通信单元的大屏幕视频监视器。视频监视器和扩音器共同形成视听呈现布置，其中，视频监视器呈现可视图像而扩音器呈现相关联的环绕声。根据本发明的实施例，第一和第三网络元件103、107具有被存储的与网络元件103、107的物理特性相关的信息。特别地，第一网络兀件103包括五个扬声器中每个扬声器的大小、形状和颜色。类似地，第三网络元件107包括视频监视器的大小、形状和颜色。根据本发明，第一网络元件103和第三网络元件107可操作来包括与物理特征消息中的物理特性相关的信息。而且，网络元件包括用于向包括第二网络元件105在内的其它网络元件传递物理特征消息的装置。特别地，物理特征消息可以被包括在由第一网络元件103发射的宣告消息和由第三网络元件107发射的查询响应消息中。
所述实施例的第二网络元件105的功能在图I中被更详细地图解，而且将在下文中被更详细地描述。第二网络元件105包括天线109，其接收由接入点101发射的无线的无线电信号并将它们供给接收机111。接收机111包括用于解调所接收信号和用于产生所接收信号的数据的所需功能块是本技术领域中所熟知的。数据被送到提取处理器113，其可操作来检测物理特征消息并从中提取物理特性信息。提取处理器113被耦合到情景处理器115，其可操作来确定第二网络元件105的物理环境的物理情景特征。提取处理器113可操作来把提取出来的物理特性信息送到情景处理器115。从而，情景处理器115第一网络元件103的扩音器和第三网络元件107的视频监视器的大小、形状和颜色的信息。第二网络元件105还包括视频成像模块117，其产生与第二网络元件105的物理视觉环境相关的传感器信号。视频成像模块117被耦合到视频成像模块接口 119，其产生来 自于视频成像模块的图像的适当的数字表示。视频成像模块接口 119被耦合到情景处理器115并且把数字表示送到情景处理器115。情景处理器可操作用于响应于从提取处理器113和视频成像模块接口 119接收的信息来确定物理情景特征。在所述实施例中，情景处理器115可操作来执行视觉检测算法，尤其是执行目标检测算法。应当理解，对来自于可视图像的目标的检测算法在本技术领域中为大家所熟知，从而就不在此做详细描述了。一般来说，目标识别算法取得视觉传感器信息并将其关联到一组将被识别的目标的视觉特性。特别地，情景处理器115基于在物理特征消息中接收到的物理信息来执行目标检测算法。从而，所述实施例中的目标检测算法估计来自于视频成像模块117的图像，以检测第一网络元件103和第三网络元件107的大小、形状和颜色的目标。作为一个特殊的示例，第二网络元件105可以位于视频监视器和扩音器所处房间的中心。而且，第二网络元件105可能包括用于旋转视频成像模块117的功能块以产生整个360°的图像。然后，情景处理器115可以在图像中搜索五个具有从第一网络元件103接收的物理特征消息指出的形状和颜色的目标。对于每个被识别的目标，该目标与在物理特征消息中指出大小相比的相对大小可以被用来确定从第二网络元件105到不同的扩音器的距离。如果找到超过五个可能匹配该物理特性的目标，则不同的算法可以被用于选择很可能的匹配。例如，低于或高于给出间隔的计算出的距离可以被拒绝。类似地，目标检测算法估计图像中与从第三网络元件107接收的物理特征消息中的目标形状和颜色相同的目标。然后，它响应于图像中的相对大小和物理特征消息中的报告大小来确定到视频监视器的距离。因此，第二网络元件105可以自动地检测室内五个扩音器和视频监视器的位置。检测的速度和可靠性由于从其它网络元件接收物理特征消息的缘故而得到了极大的改进，并且应用的可行性和实践性的确可以取决于物理特征消息的可用性。从而，所述的实施例可以实现辅助和/或增强和/或改进的服务。应当理解，不同目标的位置确定可以以很多不同的方法来使用，并且取决于具体应用而被用于许多不同的目的。例如，第二网络元件105可以被用来自动地检测和估计视听装备。例如，可以自动地产生更改扬声器位置建议从而改进环绕声性能，或者它可以计算优选或最佳的用户位置以得到最佳的环绕声效果。在上述实施例中，简单的物理测量由其它的网络元件103、107提供给第二网络元件105。这些信息可以只被传递少量数据并且从而可以包括在短数据消息内。在其它的实施例中，具有更多详细信息的更充实的数据量可以被传递。例如，第一和第三网络元件103、107可以发射扩音器和/或视频监视器的图像组。例如，图像可能具有来自于大量不同角度的对应目标。这些信息可以充分地简化环境处理器115的目标识别，并且可以特别地使在第二网络元件105的视觉环境中对目标的检测的可靠性得到改进。应当理解，尽管示例的实施例使用视觉传感器输入装置，然而任何其它用于确定第二网络元件105的物理环境特征的适当的传感器输入装置也可以被使用。特别地，诸如麦克风之类的音频传感器可以被替换或另外地使用。从而，第二网络元件105可以优选包括用于确定包括音频和视频信号的视听信号的传感器输入。例如，这 可能对视听应用特别有用。例如，上述实施例的第二网络元件可能另外检测来自于五个不同扩音器的相对音量级。在一个简单的实施例中，固定音量的信号可以顺序地从五个扩音器中的每一个被发射，并且可以被第二网络元件105检测到。这可以不仅提供改进的音频环境估计，而且还可以被用来简化视觉环境的确定。例如，相对音量级可以被用来帮助确定从第二网络元件105到单独的扩音器的距离。在所述的实施例中，网络元件包括与网络元件的固有物理特性相关的信息。这允许信息将在制造期间被存储在网络元件中，因此提供了一种产生物理信息的简单方法。然而在其它的实施例中，网络元件可以例如可操作用于替换或另外地基于网络元件的物理特性来确定动态或环境，并且用于把这些包括在物理特征消息中。例如，第三网络元件107可以确定视频监视器是被安装在墙壁上还是被放置在架子上。这些信息可以简化第二网络元件105对视频监视器的检测。在某些实施例中，网络元件可操作来给用户发射表示信号。例如在上述的实施例中，视频监视器发射视频图像而扩音器发射音频信号。在某些实施例中，物理特征消息可以包括网络元件发射的物理信号的当前特征的信息。从而，第三网络元件107可以传递包括与正被发射的视频图像相关的信息的物理特征消息。这可以提供改进的第二网络元件105的目标检测。例如，如果第二网络元件105具有指出当前正举行足球比赛的信息，则它可以响应于与这些目标每一个相关联的绿色量在两个候选目标之间选择。在某些实施例中，物理信号的数据表示可以被包括在物理特征消息中。例如，将被显示在视频监视器上的高度压缩的MPEG-2信号表示可以被包括在内，从而提供了非常精确的检测。然而，这需要在很多应用中都不切实际的大量数据的传递。因此，更多间接的信息往往可以被使用，例如包括指出的被呈现的内容类型的信息或音频采指纹信息。在某些实施例中，网络元件可以可操作用于在被呈现的物理信号中嵌入标志。例如，第三网络元件107可以包括观察者注意不到的很少发生的视觉特征。然而，第二网络元件105却可以检测到清楚的图案，从而提供了对来自于视频成像模块的图像中的目标的精确检测。被嵌入标志的信息可以被包括在物理特征消息中，因此允许第二网络元件105接收这些信息并将其用于目标识别。优选地，标志是十分细微从而用户注意不到，并且因此可以被嵌入实况的图像信号中。在其它的实施例中，标志可以是特殊的测试信号。例如，视频监视器可以在第二网络元件105使用的测试期间发射特殊的颜色序列，以确定物理情景。在某些实施例中，发射物理特征消息的网络元件可以自己来检测它们的环境特征并将其包括在物理特征消息中。例如，网络元件可以包括GPS接收机，其可操作用于检测网络元件的位置并将其包括在物理特征消息中。发射物理特征消息的网络元件可以另外或替换地包括移动检测器。如果移动检测器确定网络元件已经移动，则它可以执行物理环境的再估计并且发射指示新环境的更新的物理特征消息。移动检测器例如可以是一个简单振动检测器。在下文中，可以显现或简化物理特征消息的传输的应用的特殊示例将被描述。在这个示例中，一个房子可以包括动态网络的大量网络元件。这些网络元件可以包括电视、音频环绕声放大器、扩音器、计算机等等。一部分或全部的这些网络元件可操作用于经由动态网络发射物理特征消息。在这个环境中，控制网络元件可以包括显示器并对部分或全部网络元件执行遥控功能。从而，用户可以使用单个便携式控制网络元件来控制放置在整个房子中的设备和装 置。例如，同一控制网络元件可以控制环绕声的音量、DVD播放器的操作以及一个或多个房间中的光源。在所述实施例中，控制网络元件可操作用于确定指出房子中一部分或全部的网络元件的物理位置地图。优选地，房子的平面图可以被手动地输入，并且控制网络元件可以自动地确定其它网络元件的位置并且将它们关联到平面图。特别地，如图I的实施例所说明的，控制网络元件可以包括基于所接收的物理特征消息执行目标的视觉检测的视频成像模块。优选地，控制网络元件被绕着房子移动，自动地采集物理特征消息并检测不同的网络元件的位置。从而，位置图可以被自动地或半自动地确定，并且可以在优选地是控制网络元件一部分的适当显示器上被呈现给用户。优选地，控制网络元件连续地或有规律地执行目标检测，因此允许控制网络自动地检测任何网络元件的位置变化并自动地更新位置图。所述成像模块117，具有如下结构特征如图2-3所示，根据本发明第一实施方式包括镜头部件20，该镜头部件20包括至少一个镜头组件层；图像传感器封装30，该图像传感器封装30接收通过镜头部件入射的光；外壳10，该外壳10将镜头部件20和图像传感器封装30容纳在内。镜头部件20包括第一镜头组件层21和第二镜头组件层22，该第一镜头组件层21和第二镜头组件层22从物体边到图像边依次形成。第一镜头组件层21和第二镜头组件层22依次沿光轴叠放。尽管本发明的实施方式描述和显示了镜头部件20包括两个镜头组件层，但是本发明的实施方式不仅局限于此。所以，镜头部件能够包含两个或以下或以上的镜头组件层。尽管本发明的实施方式描述和显示镜头部件20具有其中叠放了多个镜头组件层的结构，但是本发明的实施方式不仅局限于此。镜头部件20也可以具有其中多个镜头组件层插入和合并镜头筒的结构，还可以根据设计条件对镜头部件的结构做不同改变。镜头可以由透明材料制成以具有球形表面或者非球形表面，该镜头能够采集和发射从物体入射的光，从而形成光学图像。作为不同种类的镜头，有塑料镜头和玻璃镜头。通过向模具中注入树脂、按压并硬化树脂以制造晶片规模(wafer scale)的镜头以及之后再将镜头划分形成的塑料镜头具有较低的制造成本，能够进行大规模生产。与此同时，玻璃镜头的优点在于具有高分辨率；但是，它的制造方法复杂并且成本高，并且在制造镜头形状时，除了球形镜头或者平面镜头，由于其他镜头形状需要通过对玻璃进行切割和打磨，所以制造起来有难度。本发明的实施方式采用的是在晶片规模上制造的塑料镜头。两个具有相同焦距不同光轴的塑料镜头被集成在单个镜 头组件层上。具体地说，第一镜头组件层21可以包含第一镜头211和第二镜头212，改第一镜头211和第二镜头212的光轴被形成为分隔开预定距离S。第一镜头211包含镜头功能部分21 Ia和边缘部分211b，该边缘部分形成围绕镜头部分211a的圆周，第二镜头212也包括一个镜头功能部分212a和边缘部分212b。镜头功能部分211a和212a可以有各种形状，比如朝物体边突出或凹进的半月形形状，或者朝图像边突出或凹进的半月形形状，或者在临近边缘部分朝图像边突出同时在其中心部分朝图像边凹进的半月形形状等。此外，边缘部分211b和212b可以作为垫片，该垫片将镜头功能部分彼此隔开，同时叠放相邻镜头。同样地，第二镜头组件层22包括第三镜头221和第四镜头222，该第三镜头221和第四镜头222的光轴被形成为分隔开预定距离S，第三镜头221和第四镜头222也包含镜头功能部分和边缘部分。当第一镜头组件层21和第二镜头组件层22被叠放在一起时,第一镜头211和第三镜头221的光轴彼此重合，第二镜头212和第四镜头222的光轴彼此重合。在根据本发明实施方式的镜头部件中，可以通过制造内部排列多个镜头的镜头晶片，并将该镜头晶片切割成含有两个镜头的单元来制造每一个镜头组件层。图像传感器封装30可以是芯片规模的封装(CSP)，包括图像传感器芯片32，该图像传感器芯片32具有图像形成区域，在该图像形成区域中形成通过镜头部件20的光。图像传感器芯片32是接收光并且将接收到的光转换成电信号的设备。根据其操作和制造方法，图像传感器芯片32的类型可分为电荷耦合元件(CXD)传感器芯片和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器芯片。CCD传感器芯片基于模拟电路，其原理是将从镜头部件20入射的光发散到几个单元中，以允许每个单元能够存储光电荷，通过使用电荷大小来确定对比度，然后，将光传递到转换设备中去呈现颜色。CCD传感器芯片能够获得清晰的图片，但是需要增加数据存储容量和功耗，因此CCD传感器芯片主要用于高清数码相机。CMOS传感器芯片是其中将模拟信号处理电路和数字信号处理电路与半导体集成的芯片。和CCD传感器芯片相比，CMOS传感器芯片需要的功耗仅为它的1/10。此外，CMOS传感器芯片被形成从而将所述必要部分配置在单个芯片中，从而可以允许使产品小型化。两个图像传感器芯片按照以下方式放置在图像传感器封装30中，使得与每个镜头组件层的各自的两个镜头对应。也就是说，第一图像传感器芯片321和第二图像传感器芯片322被集成在单个图像传感器封装30中。第一图像传感器芯片321被放置使得与第一镜头211和第三镜头221相对应，第二图像传感器芯片322被放置使得与第二镜头212和第四镜头222相对应。在这种情况下，第一图像传感器芯片321和第二图像传感器芯片322之间的距离Dl可以根据镜头部件20的第一镜头与第二镜头的光轴之间的距离S被调難
iF. O
S/D I优选为I. 6-2. 9之间，如果大于2. 9则说明各镜头层中的单个透镜之间相邻的间隔距离过小，也就是说透镜的边框部分过小，在这种情况下制造难度增大，制造成本增高，同时由于相邻模组的间隔较小，相邻模组之间光线的串扰概率大大增加，严重影响阵列模组的成像质量；如果上述比值小于I. 6，则说明透镜的边框部分过大，图像传感器的间隔也过大，不利于设备的小型化。可以通过将图像传感器晶片切割成含有两个图像传感器芯片的单元来制造图像传感器封装30，该图像传感器晶片其中排列着多个图像传感器芯片。在图像传感器芯片32的下表面安装有连接器件33，从而连接到用于安装相机的主底板(没有显示出)的终端上。连接器件33由导电膏制成，具体地说，是由焊锡膏或者银-环氧树脂制成。此外，连接器件33的形状呈锡球状。在图像传感器芯片32的上表面安装有玻璃盖31。玻璃盖31的一个表面涂有红外涂层，从而玻璃盖31能够作为红外截止滤光器。红外截止滤光器能够在光信号通过镜头被输入到图像传感器之前，将红外区的光信号去除，以允许图像传感器只接收可见光区域的光信号，从而使图像接近于实际颜色。 玻璃盖31保护图像形成区域，通过了图像传感器芯片32的镜头部件20的光在该图像形成区域内形成。例如，玻璃盖21能够防止异物进入图像形成区域。外壳10包含内部空间，而且具有开放式的顶部和底部。具体地说，该外壳可以包含容纳装置11，此容纳装置能够将镜头部件20和图像传感器封装30容纳在内；封顶装置12，该封顶装置被形成为从接收装置11上弯曲，以覆盖镜头部件20的物体边的一部分。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
权利要求
1.一种无线网络元，包括依次连接的成像模块、成像模块接口、数据提取处理器、接收机、天线，其特征在于所述成像模块包括第一镜头组件层，其上具有多个阵列式排列的透镜，各透镜的焦距相同，光轴不同，相邻两个透镜之间的间距为S，第二透镜组件层，其上具有多个阵列式排列的透镜，各透镜的焦距相同，光轴不同，相邻两个透镜之间的间距为S，其中所述第一透镜组件层和第二透镜组件层层叠放置，相对于的各个透镜在光轴上对准；图像传感器层，其上具有多个阵列式排列的传感器芯片，相邻两个芯片之间的间距为D1，各单个的传感器芯片与相应的各单个的透镜在光轴上对准；S/D的数值为I. 6-2. 9之间。
2.如权利要求I所述的网络元，设第一透镜组件层的各透镜的焦距为Π，第二透镜组件层各透镜的焦距为f2，fl/f2比值为O. 25-1. 36。
3.如权利要求I所述的网络元，所述第一和第二透镜组件层选用阿贝系数大于45的材 料制成。
4.如权利要求I所述的网络元，其用于物联网互联系统。
全文摘要
一种无线网络元，包括依次连接的成像模块、成像模块接口、数据提取处理器、接收机、天线，其特征在于所述成像模块包括第一镜头组件层，其上具有多个阵列式排列的透镜，各透镜的焦距相同，光轴不同，相邻两个透镜之间的间距为S，第二透镜组件层，其上具有多个阵列式排列的透镜，各透镜的焦距相同，光轴不同，相邻两个透镜之间的间距为S，其中所述第一透镜组件层和第二透镜组件层层叠放置，相对于的各个透镜在光轴上对准；图像传感器层，其上具有多个阵列式排列的传感器芯片，相邻两个芯片之间的间距为D1，各单个的传感器芯片与相应的各单个的透镜在光轴上对准；S/D的数值为1.6-2.9之间。
文档编号G02B7/02GK102970468SQ20121047390
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者吴双, 吴少智, 吴跃, 张江泓 申请人:无锡成电科大科技发展有限公司