本发明涉及一种带有安防监控功能的太阳能路灯及其工作方法。
背景技术：
随着人们对环境社会的重视程度，传统的一次性能源逐渐开始淡出人们视野，人们开始需求一种可持续能源，如风能、太阳能等。现有常规的太阳能路灯解决了传统路灯供电和节能难题。但太阳能路灯多数采用声光控led灯，其蓄电池容易被盗窃，不仅严重影响路灯的正常使用，而且政府的财产无法得到保障，增大了使用成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种带有安防监控功能的太阳能路灯及其工作方法，以通过红外无热化摄像装置日夜监控太阳能路灯周围情况。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能路灯，包括：灯杆、安装在灯杆顶端的太阳能电池板、与太阳能电池板电性连接的蓄电池、分别与蓄电池电性连接的led灯珠和红外无热化摄像装置；其中所述红外无热化摄像装置包括：微型摄像透镜系统；所述微型摄像透镜系统适于监控太阳能电池板、蓄电池以及led灯珠的工作状态及周围环境。
进一步，所述微型摄像透镜系统由物侧至像侧依序包含第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光增亮片以及电子感光元件；第一透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面s1为凸面，其像侧表面s2为平面，设有衍射图案；第二透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s3为凸面，其像侧表面s4为凹面，并皆为非球面，且物侧面s3具有一个反曲点以及像侧面s4具有两个反曲点；第三透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面s5为凹面，其像侧表面s6为凸面，并皆为非球面；第四透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s7为凹面，其像侧表面s8为凹面，并皆为非球面；第五透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s9为凸面，其像侧表面s10为凹面，并皆为非球面，且物侧面s9具有两个反曲点以及像侧面s10具有三个反曲点；第六透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s11为凹面，其像侧表面s12为平面，且物侧面s11具有两个反曲点。
进一步，第二透镜至第五透镜的八个表面s3~s10的曲率由以下等式定义：zi=curviyi2/(1+(1-(1+ki)curvi2yi2)1/2)+(ai)yi2+(bi)yi4+(ci)yi6+(di)yi8，且参数mi=1-(1+ki)(curvi)2(ri)2，其中：i是表面编号（i=s3~s10）；对于表面i，zi是光轴上方高度为yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；curvi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；ai、bi、ci、di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；ri是表面i的孔径的有效半径。
进一步，满足条件：8<(ms3+ms4+ms7+ms8+ms9+ms10)/(ms5+ms6)<17。
进一步，所述微型摄像透镜系统的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，其满足下列条件：f1/f2＝-2.33；f5/f6＝1.43；f3/f4＝-1.78；以及|f/f1|+|f/f2|＝0.68。
进一步，所述微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的光圈值为fno，微型摄像透镜系统中最大视角的一半为hfov，其数值如下：f＝3.54mm；fno＝2.50；以及hfov＝44.0度。
进一步，第三透镜的硫系玻璃材质相对于d光的折射率nd和阿贝系数vd满足下列条件式：nd≥2.8，vd≥40。
进一步，第四透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率nd和阿贝系数vd满足下列条件式：nd≥4.1，vd≤28；第五透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率nd和阿贝系数vd满足下列条件式：nd≥4.6，vd≤23。
进一步，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的屈折力中最强者为pmax，微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的入射瞳直径为epd，光圈至于光轴上的距离为sl，第一透镜物侧表面s1至电子感光元件于光轴上的距离为tl，电子感光元件有效感测区域对角线长的一半为imgh，其满足下列条件：|pmax|＝0.56；f/epd＝2.30；sl/tl＝0.88；以及tl/imgh＝1.56。
又一方面，本发明还提供了一种太阳能路灯的工作方法，包括：所述太阳能路灯的控制模块适于控制驱动红外无热化摄像装置进行拍照，并通过无线通讯模块将红外无热化摄像装置拍摄的照片发送至云服务器。
本发明的有益效果是，本发明的太阳能路灯通过太阳能为led灯珠和红外无热化摄像装置提供电能，省去了传统路灯铺设电缆的麻烦，又通过红外无热化摄像装置日夜监控太阳能路灯周围情况，即便在太阳能路灯周围光线较暗时也可以拍摄出较清晰的照片，保证监控作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的太阳能路灯的原理框图；
图2是本发明的微型摄像透镜系统的结构示意图；
图3是本发明的各透镜的结构数据汇总图表；
图4是本发明的各透镜的非球面系数汇总图表；
图5a~5c是本发明的微型摄像透镜系统的球差、像散和歪曲曲线图；
图中：第一透镜210，光圈200，第二透镜220，第三透镜230，第四透镜240，第五透镜250，第六透镜260，光增亮片270，电子感光元件280；以及
在图3中：曲率半径、厚度及焦距的单位为mm；在图4中：k表非球面曲线方程式中的锥面系数，a4-a16则表示各表面第4-16阶非球面系数。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明的太阳能路灯的原理框图。
如图1所示，本实施例1提供了一种太阳能路灯，包括：灯杆、安装在灯杆顶端的太阳能电池板、与太阳能电池板电性连接的蓄电池、分别与蓄电池电性连接的led灯珠和红外无热化摄像装置；其中所述红外无热化摄像装置包括：微型摄像透镜系统；所述微型摄像透镜系统适于监控太阳能电池板、蓄电池以及led灯珠的工作状态及周围环境。
所述太阳能路灯的控制模块适于控制红外无热化摄像装置进行拍照，并通过无线通讯模块将红外无热化摄像装置拍摄的照片发送至云服务器。
本实施例1中太阳能路灯适于由一控制模块控制驱动，所述控制模块led灯珠和红外无热化摄像装置工作。可选的，所述控制模块例如但不限于嵌入式工控板，并带有无线模块，如4g通讯模块，可以将照片发送至云服务器。
本实施例1的太阳能路灯通过太阳能为led灯珠和红外无热化摄像装置提供电能，省去了传统路灯铺设电缆的麻烦，又通过红外无热化摄像装置日夜监控太阳能路灯周围情况，即便在光线较暗时也可以拍摄出较清晰的照片，保证监控作用。
图2是本发明的微型摄像透镜系统的结构示意图。
图3是本发明的各透镜的结构数据汇总图表。
作为微型摄像透镜系统的一种可选的实施方式。
见图2和图3，所述微型摄像透镜系统由物侧至像侧依序包含第一透镜210、光圈200、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260、光增亮片270以及电子感光元件280。其中，
第一透镜210具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面s1为凸面，其像侧表面s2为平面，设有衍射图案。
第二透镜220具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s3为凸面，其像侧表面s4为凹面，并皆为非球面，且物侧面s3具有一个反曲点以及像侧面s4具有两个反曲点。
第三透镜230具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面s5为凹面，其像侧表面s6为凸面，并皆为非球面。
第四透镜240具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s7为凹面，其像侧表面s8为凹面，并皆为非球面。
第五透镜250具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s9为凸面，其像侧表面s10为凹面，并皆为非球面，且物侧面s9具有两个反曲点以及像侧面s10具有三个反曲点。
第六透镜260具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面s11为凹面，其像侧表面s12为平面，且物侧面s11具有两个反曲点。
具体的，对于红外光线，在第一透镜210设的衍射图案，使得第一透镜210产生正热差，与第五透镜250和第六透镜260产生的负热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化。
本实施方式的微型摄像透镜系统通过由物侧至像侧依序设置的多个透镜将红外光线产生的热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化，提高了照片质量。
图4是本发明的各透镜的非球面系数汇总图表。
图5a~5c是本发明的微型摄像透镜系统的球差、像散和歪曲曲线图。
进一步，第二透镜220至第五透镜250的八个表面s3~s10的曲率由以下等式定义：
zi=curviyi2/(1+(1-(1+ki)curvi2yi2)1/2)+(ai)yi2+(bi)yi4+(ci)yi6+(di)yi8，
且参数mi=1-(1+ki)(curvi)2(ri)2，其中：
i是表面编号（i=s3~s10）；
对于表面i，zi是光轴上方高度为yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；
ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；
curvi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；
ai、bi、ci、di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；
ri是表面i的孔径的有效半径。
进一步，所述微型摄像透镜系统还满足条件：
8<(ms3+ms4+ms7+ms8+ms9+ms10)/(ms5+ms6)<17。
进一步，微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的光圈值(f-number)为fno，微型摄像透镜系统中最大视角的一半为hfov，其数值如下：f＝3.54mm；fno＝2.50；以及hfov＝44.0度。
第三透镜230的硫系玻璃材质相对于d光的折射率nd和阿贝系数vd满足下列条件式：nd≥2.8，vd≥40。
第四透镜240的单晶锗材质相对于d光的折射率nd和阿贝系数vd满足下列条件式：nd≥4.1，vd≤28。
第五透镜250的单晶锗材质相对于d光的折射率nd和阿贝系数vd满足下列条件式：nd≥4.6，vd≤23。
第三透镜230与第四透镜240于光轴上的间隔距离为t34，第四透镜240与第五透镜250于光轴上的间隔距离为t45，第五透镜250于光轴上的厚度为ct5，第六透镜260于光轴上的厚度为ct6，第一透镜物侧表面s1至第六透镜像侧表面s12于光轴上的距离为td，第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250与第六透镜260分别于光轴上厚度的总和为σct，其满足下列条件：t34/t45＝0.54；ct5/ct6＝0.41；td/ct6＝4.26；以及σct/td＝0.77。
进一步，第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250与第六透镜260的屈折力中最强者为pmax，微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的入射瞳直径为epd，光圈200至于光轴上的距离为sl，第一透镜物侧表面s1至电子感光元件280于光轴上的距离为tl，电子感光元件280有效感测区域对角线长的一半为imgh，其满足下列条件：|pmax|＝0.56；f/epd＝2.30；sl/tl＝0.88；以及tl/imgh＝1.56。
综上所述，本申请的太阳能路灯通过太阳能为led灯珠和红外无热化摄像装置提供电能，省去了传统路灯铺设电缆的麻烦，又通过红外无热化摄像装置日夜监控太阳能路灯周围情况，即便在光线较暗时也可以拍摄出较清晰的照片，保证监控作用；通过微型摄像透镜系统通过将红外光线产生的热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化，提高了照片质量，提高了监控效果。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种太阳能路灯的工作方法，所述太阳能路灯的控制模块适于控制驱动红外无热化摄像装置进行拍照，并通过无线通讯模块将红外无热化摄像装置拍摄的照片发送至云服务器，操作者可以通过远程终端登陆云服务器获取相应的照片信息，以监控太阳能路灯。
可选的，所述控制模块内设无线通讯模块，且所述无线通讯模块例如但不限于3g或4g模块。
关于太阳能路灯的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。