CN103888651B - 网络摄影机 - Google Patents

Abstract

一种网络摄影机，其包括摄影镜头、成像单元、红外光截止滤镜、马达、红外光发光二极管以及控制电路。马达控制红外光截止滤镜的位置。控制电路输出第一脉波信号驱动马达以移开红外光截止滤镜，使得通过摄影镜头的光线不经过红外光截止滤镜而到达成像单元，控制电路并控制红外光发光二极管发射红外光。

Description

网络摄影机

技术领域

本发明涉及一种网络摄影机，且特别涉及一种具有红外光截止滤镜的网络摄影机。

背景技术

于现代生活中，网络摄影机(IP camera)已被广泛使用于一般家用环境中，特别是经常用于居家保全用途。网络摄影机可通过网络传送以及接收数据，包括传输数码影像内容，使用上具有高度便利性。

由于网络摄影机经常二十四小时维持开启状态，在白天时为避免红外光干扰，使用红外光截止滤镜以去除光线中的红外光成份，避免色偏现象。于夜间则另开启红外线光源，补足自然环境中不足的光源，并使得光线不通过红外光截止滤镜，以撷取夜间影像。然而，模式切换以及红外光截止滤镜移动时，往往容易造成过高瞬时(transient)功率而导致功能异常。因此，如何避免此问题，乃目前业界所致力的课题之一。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种网络摄影机。

为达上述目的，本发明提供一种网络摄影机，其包括：

一摄影镜头；

一成像单元；

一红外光截止滤镜；

一马达，控制该红外光截止滤镜的位置；

一红外光发光二极管；以及

一控制电路，输出一第一脉波信号驱动该马达以移开该红外光截止滤镜，使得通过该摄影镜头的光线不经过该红外光截止滤镜而到达该成像单元，该控制电路并控制该红外光发光二极管发射红外光。

上述的网络摄影机，其中该控制电路每隔一第一时间周期送出该第一脉波信号。

上述的网络摄影机，其中该控制电路更输出一第二脉波信号驱动该马达使得该红外光截止滤镜移至该成像单元之前，并控制该红外光发光二极管关闭。

上述的网络摄影机，其中该控制电路每隔一第二时间周期送出该第二脉波信号。

上述的网络摄影机，其中该控制电路包括：

一处理单元，产生一致能信号及一控制信号；

一控制逻辑，耦接至该处理单元，根据该致能信号及该控制信号产生多个控制输出信号；以及

一输出级电路，耦接至该控制逻辑，根据该些控制输出信号，于一第一输出端产生该第一脉波信号，并于一第二输出端产生该第二脉波信号，该第一输出端及该第二输出端耦接至该马达。

上述的网络摄影机，其中该些控制输出信号包括一第一输出信号、一第二输出信号、一第三输出信号以及一第四输出信号，该输出级电路包括：

一第一晶体管，该第一晶体管的栅极耦接至该第一输出信号；

一第二晶体管，该第二晶体管的栅极耦接至该第二输出信号，该第二晶体管的漏极耦接至该第一晶体管的漏极以及该第一输出端；

一第三晶体管，该第三晶体管的栅极耦接至该第三输出信号；以及

一第四晶体管，该第四晶体管的栅极耦接至该第四输出信号，该第四晶体管的漏极耦接至该第三晶体管的漏极以及该第二输出端。

上述的网络摄影机，其中该控制电路错开控制该红外光发光二极管开始发射红外光及输出该第一脉波信号驱动该马达的时间点。

上述的网络摄影机，其中更包括：

一温度感测单元，检测一感测温度；以及

一电源开关单元，耦接至该温度感测单元，控制该马达的电源。

上述的网络摄影机，其中当该感测温度高于一临界温度时，该电源开关单元关闭该马达的电源。

上述的网络摄影机，其中该电源开关单元关闭该马达的电源后，该电源开关单元不再启动该马达。

上述的网络摄影机，其中该温度感测单元根据该感测温度输出一指示电压，该电源开关单元根据该指示电压控制该马达的电源。

上述的网络摄影机，其中该电源开关单元包括一或门电路，该或门电路的第一输入端耦接至该指示电压，该或门电路的输出端经反馈耦接至该或门电路的第二输入端；

其中该指示电压的电压位准，随着该感测温度的上升而上升。

上述的网络摄影机，其中该温度感测单元包括一负温度系数热敏电阻。

上述的网络摄影机，其中该网络摄影机为一乙太网络供电的网络摄影机。

本发明的功效在于，本发明所提供的网络摄影机，由于以脉波信号驱动马达，因此相较于传统上以直流信号驱动，能够有效地降低功率损耗。此外，由于每隔固定时间周期送出脉波信号，能够确保红外光截止滤镜维持在正确的位置，即使网络摄影机受到意外的扰动，亦能够于一定的时间内，即回复正常的状态。

此外，由于控制电路可以错开红外光发光二极管发光以及以脉波信号驱动马达的时间点，使得不会有瞬间的大电流产生，避免当模式切换时，因为要同时点亮多颗红外光发光二极管及切换红外光截止滤镜所需的过高电流而导致烧坏元件。控制电路此控制方式亦符合了乙太网络供电(POE)对于功率限制的要求(<10W)。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A与图1B绘示具有红外光截止滤镜的网络摄影机的示意图；

图2绘示依据本发明的一实施例的网络摄影机的示意图；

图3A绘示控制电路与马达的连接关系示意图；

图3B绘示控制电路输出信号的波形图；

图4A绘示控制电路内部的电路图；

图4B绘示控制电路内部信号的波形图；

图5绘示依据本发明的另一实施例的网络摄影机的示意图；

图6绘示温度感测单元及电源开关单元的电路图

其中，附图标记

1、2、5：网络摄影机

10、20、50：摄影镜头

11、21、51：红外光截止滤镜

12、22、52：成像单元

23、53：马达

24、54：红外光发光二极管

25、55：控制电路

56：温度感测单元

57：电源开关单元

251：处理单元

252：控制逻辑

253：输出级电路

ENB：致能信号

FBC：控制信号

G1：或门电路

O1：第一控制输出信号

O2：第二控制输出信号

O3：第三控制输出信号

O4：第四控制输出信号

D1：第一二极管

P1：第一脉波信号

P2：第二脉波信号

R1：第一电阻

R2：第二电阻

R3：第三电阻

R4：第四电阻

T1：第一晶体管

T2：第二晶体管

T3：第三晶体管

T4：第四晶体管

T5：第五晶体管

T6：第六晶体管

Vi：指示电压

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1A与图1B绘示具有红外光截止滤镜的网络摄影机的示意图。如图1A所示，网络摄影机1包括摄影镜头10、红外光截止滤镜11以及成像单元12。其中成像单元12例如是感光耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)或是互补式金属氧化物半导体（ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor,CMOS）。红外光截止滤镜11用以滤除光线中的红外光成份，且红外光截止滤镜11可以在不同位置之间切换移动。

图1A绘示网络摄影机1于日间模式下的操作情形。红外光截止滤镜11位于摄影镜头10以及成像单元12之间，使得通过摄影镜头10的光线会通过红外光截止滤镜11再抵达成像单元12，因此光线中的红外光成份会被去除，避免拍摄的影像受到红外光的影响而发生色偏的现象，如此可使得照片的色彩较接近真实色彩。

图1B则绘示网络摄影机1于夜间模式下的操作情形。红外光截止滤镜11离开成像单元12前，此时通过摄影镜头10的光线会直接抵达成像单元12。这是由于夜晚光线较为不足，网络摄影机1另藉由红外线光源(未绘示于图中)补光，因此需移动红外光截止滤镜11离开成像单元12前，使得成像单元12能够撷取到红外光成份而得到较佳的夜晚影像。

红外光截止滤镜11的位置是由马达所控制，而在传统作法中，以直流信号驱动马达，因此容易在网络摄影机1切换模式时，即红外光截止滤镜11改变位置时，形成过高的电流而产生过多的瞬时功耗，并不利于网络摄影机1在高温下的操作。因此有必要克服以直流信号驱动马达产生过高电流的问题。

图2绘示依据本发明的一实施例的网络摄影机的示意图。网络摄影机2包括摄影镜头20、成像单元22、红外光截止滤镜21、马达23、红外光发光二极管24以及控制电路25。马达23控制红外光截止滤镜21的位置。控制电路25输出脉波信号驱动马达23以移开红外光截止滤镜21，使得通过摄影镜头20的光线不经过红外光截止滤镜21而到达成像单元22，控制电路25并控制红外光发光二极管24发射红外光。兹将各元件详细说明如下。

红外光发光二极管24于夜间模式发出红外光以补足光线，其数量可以是1个也可以是多个，例如8个红外光发光二极管，实际所使用的红外光发光二极管数量端视设计以使用需求而改变，并不加以限制。

马达23控制红外光截止滤镜21的位置是否位于成像单元22前，以控制是否滤掉光线中的红外光成份。马达23由控制电路25所输出的脉波信号而驱动。由于控制电路25输出的驱动信号是脉波形式，相较于直流驱动信号(例如一直维持在逻辑高位准)，可以降低功率消耗，避免红外光截止滤镜21位置切换时过高的电流导致马达23烧坏。

图3A绘示控制电路与马达的连接关系示意图。在一种实作方式中，控制电路25包括第一输出端以及第二输出端，于第一输出端产生第一脉波信号P1，于第二输出端产生第二脉波信号P2。图3B绘示控制电路输出信号第一脉波信号P1以及第二脉波信号P2的波形图，两者皆为脉波的形式，且第一脉波信号P1与第二脉波信号P2的高位准时间不互相重叠。通过此方式控制电流方向，决定切换红外光截止滤镜21的位置。

其中第一脉波信号P1驱动马达23使得红外光截止滤镜21离开成像单元22前(网络摄影机2的夜间模式)，控制电路25并控制红外光发光二极管24发射红外光。

另一方面，第二脉波信号P2驱动马达23使得红外光截止滤镜21移至成像单元22之前(网络摄影机2的日间模式)，控制电路25并控制红外光发光二极管24关闭。

为了确保红外光截止滤镜21位于正确的位置，控制电路25每隔第一时间周期T1送出第一脉波信号P1，第一时间周期T1的长度例如是10秒、1分钟或者10分钟，实际使用长度可依使用者需求而作调整，并不加以限制。这是由于驱动过程中，有可能因为一些意外情况，例如网络摄影机2因环境因素（譬如地震）或是人为因素(人为搬移或碰撞而被摇晃到)，或是因为突然的电信号传输不正常，使得红外光截止滤镜21没有到达正确的位置。在夜间模式时，控制电路25每隔第一时间周期T1送出第一脉波信号P1，因此，即使因为一些意外情况导致红外光截止滤镜21离开了正确的位置，亦能在下一次控制电路25送出第一脉波信号P1时，使得红外光截止滤镜21回到正确的位置。同样的，在日间模式时，控制电路25每隔第二时间周期T2送出第二脉波信号P2，以确保红外光截止滤镜21位于正确的位置。

如上所述，使用间歇性的脉波信号驱动马达23，相较于以直流信号驱动，不仅可以降低功率消耗，并且可以确保红外光截止滤镜21维持在固定位置，不致受到意外震动的影响。

图4A绘示控制电路内部的电路图。在一种实作方式中，控制电路25包括处理单元251、控制逻辑252以及输出级电路253。处理单元251产生致能信号ENB以及控制信号FBC。控制逻辑252耦接至处理单元251，根据致能信号ENB及控制信号FBC产生控制输出信号O1～O4。输出级电路253耦接至控制逻辑252，根据控制输出信号O1～O4，于第一输出端产生第一脉波信号P1，并于第二输出端产生第二脉波信号P2，第一输出端及第二输出端耦接至马达23。

输出级电路253包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3及第四晶体管T4。第一晶体管T1的栅极耦接至第一控制输出信号O1。第二晶体管T2的栅极耦接至第二控制输出信号O2，第二晶体管的漏极耦接至第一晶体管的漏极以及控制电路25的第一输出端。第三晶体管T3的栅极耦接至第三控制输出信号O3。第四晶体管T4的栅极耦接至第四控制输出信号O4，第四晶体管的漏极耦接至第三晶体管的漏极以及控制电路25的第二输出端。第一晶体管T1以及第三晶体管T3的源极耦接至电源供应VDD，第二晶体管T2以及第四晶体管T4的源极耦接至地GND。

上述例子中控制逻辑252输出的控制输出信号数量可以多于4个也可以少于4个，视使用的输出级电路253实际设计方式而决定。于此实作方式中，处理单元251所输出的致能信号ENB以及控制信号FBC，与输出级电路253所输出的第一脉波信号P1以及第二脉波信号P2的真值表如下方表一所示。

表一

ENB	FBC	P1	P2
				H	X	L	L
L	H	H	L

L

L

L

H

表一中的H代表逻辑高位准，L代表逻辑低位准，X代表随意条件(don’t careterm)。即当致能信号ENB为高位准时，输出的第一脉波信号P1以及第二脉波信号P2皆为低位准。而当致能信号ENB为低位准时，第一脉波信号P1以及第二脉波信号P2的位准则根据控制信号FBC而决定。

图4B绘示依据此实作方式的控制电路内部信号的波形图。各信号间的关系即如上面表一所示的真值表。处理单元251藉由适当的调整致能信号ENB以及控制信号FBC，使得控制电路25能够每隔第一时间周期T1输出第一脉波信号P1，并且能够每隔第二时间周期T2输出第二脉波信号P2，且第一脉波信号P1与第二脉波信号P2不会同时为逻辑高位准。处理单元251例如是处理器。

网络摄影机2例如是一般的或是乙太网络供电(Power Over Ethernet,POE)的网络摄影机。如置于户外的网络摄影机，可使用乙太网络线当作电源线，以达到较长连线的需求(例如100公尺)。乙太网络供电的网络摄影机由于以网络线提供电源，对于能够容许的最大电流以及最大功率较低，例如所能容许的最大功率约为10W。而从日间模式切换到夜间模式时，控制电路25需提供第一脉波信号P1至马达23，且控制电路25必须控制红外光发光二极管24发射红外光，倘若有多颗红外光发光二极管，则可能使得瞬间的驱动电流过大，而超出乙太网络供电的网络摄影机所能承受的最大功率。

鉴于上述问题，本发明提出的控制电路25更可以错开控制红外光发光二极管24开始发射红外光及输出第一脉波信号P1驱动马达23的时间点。具体而言，可以先控制红外光发光二极管24开始发射红外光，再输出第一脉波信号P1驱动马达23，或是先输出第一脉波信号P1驱动马达23，再控制红外光发光二极管24开始发射红外光。若网络摄影机包括多个红外光发光二极管，控制电路25亦可以错开各个红外光发光二极管开始发光的时间点。各个红外光发光二极管开始发光的时间，以及以脉波信号驱动马达的时间，其先后顺序并不加以限制，只要能够错开彼此的时间点即可，如此能够有效降低瞬间的驱动电流，避免因模式切换时过高的电流烧坏网络摄影机或导致其他问题。

图5绘示依据本发明的另一实施例的网络摄影机的示意图。此实例中的网络摄影机5与前一实施例的网络摄影机2不同之处在于，网络摄影机5更包括温度感测单元56及电源开关单元57。温度感测单元56检测一感测温度。电源开关单元57耦接至温度感测单元56，控制马达53的电源。

温度感测单元56例如是感测网络摄影机5机体内部的温度。当温度感测单元56所检测到的感测温度高于一临界温度时，电源开关单元57关闭马达53的电源。亦即当网络摄影机5内部出现不寻常的高温，可能的原因例如元件因短路而烧坏，则电源开关单元57可以强制关闭马达53的电源，不再切换红外光截止滤镜51的位置。

当网络摄影机5内部出现异常高温时，电源开关单元57可以强制关闭马达53的电源。一旦电源开关单元57关闭了马达53的电源后，即一直维持马达53在关闭的状态。当网络摄影机5内部的温度由高温降低后，电源开关单元57不再启动马达53，必须等到使用者拔掉网络摄影机5的电源以重新启动，电源开关单元57才会重置，以回复马达53的正常运作情形。电源开关单元57具有温度不可回复式特性，可提醒使用者，网络摄影机5有温度异常状态发生。

如上所述的网络摄影机5，因为具有温度感测单元56，可以根据所感测到的温度而关闭电源，如此能够提升使用的安全性。及早发现可能存在的短路问题，而主动关闭电源，避免装置继续升温而造成更大的损坏，也能给予使用者较高的安全保障。此外，由于一旦电源开关单元57关闭了马达53的电源，即一直维持马达53在关闭的状态，可以有效避免当机体内的温度在临界温度左右时，可能造成不断切换红外光截止滤镜51的情形，而造成使用者的不便。

图6绘示温度感测单元及电源开关单元的电路图。在一种实作方式中，温度感测单元56根据感测温度输出指示电压Vi，电源开关单元57根据指示电压Vi控制马达53的电源。

电源开关单元57可包括一或门电路(OR gate)G1。或门电路G1的第一输入端耦接至指示电压Vi，或门电路G1的输出端经反馈耦接至或门电路G1的第二输入端。其中指示电压Vi的电压位准，随着感测温度的上升而上升。温度感测单元56包括负温度系数(NegativeTemperature Coefficient,NTC)热敏电阻RT以及第一电阻R1。电源开关单元57更可包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五晶体管T5、第六晶体管T6以及第一二极管D1，各元件之间的连接方式可见图6所示。

如图6所示的电路，感测温度越高时，负温度系数热敏电阻RT的电阻值越低，则温度感测单元56输出的指示电压Vi值就越高。当感测温度高于临界温度时，指示电压Vi的值已足够高而成为逻辑高位准，使得或门电路G1的输出为逻辑高位准，此时电源开关单元57即关闭马达53的电源。而由于或门电路G1的输出端反馈到输入端，因此或门电路G1的输出会维持在逻辑高位准，使得马达53的电源维持关闭，一直到整个网络摄影机5被重新启动为止。

于本发明上述实施例的网络摄影机，由于以脉波信号驱动马达，因此相较于传统上以直流信号驱动，能够有效地降低功率损耗。此外，由于每隔固定时间周期送出脉波信号，能够确保红外光截止滤镜维持在正确的位置，即使网络摄影机受到意外的扰动，亦能够于一定的时间内，即回复正常的状态。

此外，由于控制电路可以错开红外光发光二极管发光以及以脉波信号驱动马达的时间点，使得不会有瞬间的大电流产生，避免当模式切换时，因为要同时点亮多颗红外光发光二极管及切换红外光截止滤镜所需的过高电流而导致烧坏元件。控制电路此控制方式亦符合了乙太网络供电(POE)对于功率限制的要求(<10W)。

本发明上述实施例的网络摄影机更可以包括温度感测单元，能够即时检测网络摄影机的温度，使得当网络摄影机的温度过高时，能够自动关闭马达电源，有效避免温度继续升高而造成的可能损坏。且一旦关闭马达电源后，即维持关闭状态，避免当网络摄影机的温度在临界温度左右时，可能造成的红外光截止滤镜不断切换的情形。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种网络摄影机，其特征在于，包括：

一摄影镜头；

一成像单元；

一红外光截止滤镜；

一马达，控制该红外光截止滤镜的位置；

一红外光发光二极管；以及

一控制电路，输出一第一脉波信号驱动该马达以移开该红外光截止滤镜，使得通过该摄影镜头的光线不经过该红外光截止滤镜而到达该成像单元，该控制电路并控制该红外光发光二极管发射红外光，该控制电路输出一第二脉波信号驱动该马达使得该红外光截止滤镜移至该成像单元之前，并控制该红外光发光二极管关闭，该控制电路错开控制该红外光发光二极管开始发射红外光及输出该第一脉波信号驱动该马达的时间点；

其中，该控制电路包括：

一处理单元，产生一致能信号及一控制信号；

一控制逻辑，耦接至该处理单元，根据该致能信号及该控制信号产生多个控制输出信号；以及

一输出级电路，耦接至该控制逻辑，根据该些控制输出信号，于一第一输出端产生该第一脉波信号，并于一第二输出端产生该第二脉波信号，该第一输出端及该第二输出端耦接至该马达。

2.根据权利要求1所述的网络摄影机，其特征在于，该控制电路每隔一第一时间周期送出该第一脉波信号。

3.根据权利要求1所述的网络摄影机，其特征在于，该控制电路每隔一第二时间周期送出该第二脉波信号。

4.根据权利要求1所述的网络摄影机，其特征在于，该些控制输出信号包括一第一输出信号、一第二输出信号、一第三输出信号以及一第四输出信号，该输出级电路包括：

一第一晶体管，该第一晶体管的栅极耦接至该第一输出信号；

一第二晶体管，该第二晶体管的栅极耦接至该第二输出信号，该第二晶体管的漏极耦接至该第一晶体管的漏极以及该第一输出端；

一第三晶体管，该第三晶体管的栅极耦接至该第三输出信号；以及

一第四晶体管，该第四晶体管的栅极耦接至该第四输出信号，该第四晶体管的漏极耦接至该第三晶体管的漏极以及该第二输出端。

5.根据权利要求1所述的网络摄影机，其特征在于，更包括：

一温度感测单元，检测一感测温度；以及

一电源开关单元，耦接至该温度感测单元，控制该马达的电源。

6.根据权利要求5所述的网络摄影机，其特征在于，当该感测温度高于一临界温度时，该电源开关单元关闭该马达的电源。

7.根据权利要求5所述的网络摄影机，其特征在于，该电源开关单元关闭该马达的电源后，该电源开关单元不再启动该马达。

8.根据权利要求5所述的网络摄影机，其特征在于，该温度感测单元根据该感测温度输出一指示电压，该电源开关单元根据该指示电压控制该马达的电源。

9.根据权利要求8所述的网络摄影机，其特征在于，该电源开关单元包括一或门电路，该或门电路的第一输入端耦接至该指示电压，该或门电路的输出端经反馈耦接至该或门电路的第二输入端；

其中该指示电压的电压位准，随着该感测温度的上升而上升。

10.根据权利要求9所述的网络摄影机，其特征在于，该温度感测单元包括一负温度系数热敏电阻。

11.根据权利要求1所述的网络摄影机，其特征在于，该网络摄影机为一乙太网络供电的网络摄影机。

12.一种网络摄影机，其特征在于，包括：

一摄影镜头；

一成像单元；

一红外光截止滤镜；

一马达，控制该红外光截止滤镜的位置；

一红外光发光二极管；

一控制电路，输出一第一脉波信号驱动该马达以移开该红外光截止滤镜，使得通过该摄影镜头的光线不经过该红外光截止滤镜而到达该成像单元，该控制电路并控制该红外光发光二极管发射红外光，该控制电路错开控制该红外光发光二极管开始发射红外光及输出该第一脉波信号驱动该马达的时间点；

一温度感测单元，检测一感测温度；以及

一电源开关单元，耦接至该温度感测单元，控制该马达的电源；

其中，该温度感测单元根据该感测温度输出一指示电压，该电源开关单元根据该指示电压控制该马达的电源；该电源开关单元包括一或门电路，该或门电路的第一输入端耦接至该指示电压，该或门电路的输出端经反馈耦接至该或门电路的第二输入端；

其中该指示电压的电压位准，随着该感测温度的上升而上升。