KR101233009B1 - 폐쇄회로텔레비전 카메라용 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCTV(Closed Circuit TV: 폐쇠회로 TV)카메라용 조명을 CCTV 카메라의 SHUTTER 개방시간에 맞추어 ON(켜고)/OFF(끔) 하는 방법 및 조명 제어 장치 폐쇄회로 텔레비전 카메라용 조명 시스템에 관한 것이다.
CCTV 카메라는 영상을 획득하기 위하여 촬상소자(CCD: Charge Coupled Device 또는 CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor)의 노출 시간에만 조명이 필요하다. 촬상소자의 노출은 "SHUTTER"의 열고(OPEN) 닫음(CLOSE)을 통하여 이루어지고, 열고 닫는 시간(SHUTTER SPEED)을 정하여 이 시간에만 SHUTTER를 개방하여 빛에 노출한다.
SHUTTER SPEED 가 1/1000초인 CCTV카메라는 1장의 영상을 획득하기 위하여 1/1000(1ms)초만 SHUTTER를 개방한다는 것으로 조명 또한 1ms 만 켜주면 된다.
CCTV카메라는 1초당 30장의 영상을 획득함으로 1초당 SHUTTER 개방에 필요한 시간은 30장 영상 * SHUTTER SPEED 1/1000 = 30/1000(30ms) 이므로 1000ms 중 30ms만 필요하게 된다. 따라서 SHUTTER 개방시간에만 조명을 켜고 끌 수 있다면 일반 조명 대비 조명의 수명을 수십 배 이상 늘리며 조명에 필요한 에너지 또한 현저하게 절약할 수 있다.
따라서, 본 안 발명은 여기에 착안하여 도출된 것으로 CCTV 카메라의 SHUTTER 개방시간에만 조명을 켜고, 끄는 폐쇄회로 텔레비전 카메라용 조명 시스템에 관 한 것이다.

Description

폐쇄회로텔레비전 카메라용 조명 시스템 { CCTV Camera Illumination System}

본 발명은 CCTV 카메라의 SHUTTER 개방시간에만 조명을 켜고, 끄는 폐쇄회로 텔레비전 카메라용 조명 시스템에 관 한 것이다.

[문헌 1] SONY The Basics of Camera Technology[on-line],

2005. 3. 28. (검색일: 2010.3.2.)

CCTV 카메라의 조명으로서 고효율 저전력 소비의 조명들이 많이 개발되어 사용되고 있으며 현재에는 LED를 사용한 조명 기구들로 대체되어 가고 있는 추세이다.

또한, 조명은 CCTV카메라와는 독립적으로 조명이 필요한 시간에 연속적으로 켜서 동작시키는 것이 일반적인 방법일 것이다. 이러한 조명은 에너지를 줄이고 풍부한 광원을 제공하는데 그 한계성을 갖게 된다.

최근 많이 사용되고 있는 LED조명은 빠른 응답성으로 인하여 그 동작 방법에 따라 연속적으로 전류를 흘려 켜는 방법과 켜고 끔을 반복적으로 하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방법이 사용되고 있다.

이러한 방법들을 이용하여 CCTV카메라의 SHUTTER 개방시간에 맞추어 조명을 동작시켜야 하는데 여러 가지 문제점이 발생한다.

첫째, CCTV카메라에서 외부의 어떠한 장비에도 SHUTTER개방시간을 알려주지 않는다는 것이며.

둘째, 조명에서 CCTV카메라의 SHUTTER개방시간을 알 수 없다.

셋째, CCTV카메라의 외형에 영향(개조, 변형 등)을 주지않고서는 SHUTTER 개방 시간을 알 수 없다.

따라서, 본안 발명은 CCTV카메라에 영향을 주지 않고 손쉽게 연동하여 SHUTTER의 개방시간에만 조명을 켜고 끄는 폐쇄회로 텔레비전 카메라용 조명 시스템에 관 한 것이다.

본안 발명은 과제의 해결 수단으로 조명제어 장치에 VIDEO SIGNAL을 입력받는 커넥터를 구비하고 CCTV 카메라로부터 VIDEO SIGNAL 을 입력받아 VIDEO SYNC SEPARATOR를이용 ODD/EVEN FIELD PULSE 를 추출하여 CCTV 카메라의 SHUTTER 개방시간 및 조명을 켜는 시점의 신호로(조명을 켜는 Switch로 활용) 조명 제어장치에서 이용한다.

본안 발명은 CCTV카메라의 외형에 영향을 주지 않고 SHUTTER개방 시간에만 조명을 켜고 끌 수 있다.

CCTV카메라가 조명을 필요로 하는 시간(SHUTTER 개방시간)에만 조명을 켜고 끔으로써, 연속적으로 켜는 조명에 비하여 수명을 연장할 수 있다.

SHUTTER개방시간에만 조명을 켜고 끔으로 일반 조명에 비하여 소비전류를 현저하게 줄일 수 있다.

[도 1] SHUTTER SPEED 가 1/1000일 경우 시간 관계.
[도 2] CCTV 카메라용 조명 제어 장치의 연결 및 구성도

본 안 발명은 CCTV카메라의 SHUTTER 개방시간에 조명을 켜고 끄는 방법 및 그 조명 제어장치에 관한 것이다.

CCTV카메라의 SHUTTER 개방시간은 SHUTTER SPEED에 의하여 정하여 지고 초당 30번씩(30장의 영상을 획득하기 위하여.) 반복적으로 이루어진다. 따라서 본안 발명은 초당 30번씩 반복되는 SHUTTER 개방 시간을 이용하여 조명을 켜고 끈다.

그러나 일반적으로 CCTV 카메라는 1장의 영상을 획득하기 위하여 순차주사(Progressive scan)와 비월주사(Interlaced scan)의 두 가지 방식 중 하나를 택일하여 사용하고 있으며, 대부분 아날로그 CCTV 카메라는 비월주사 방식을, 디지털 CCTV카메라는 순차주사방식을 사용하고 있다.

본안 발명은 아날로그 CCTV 카메라 즉 비월주사방식 카메라의 조명을 켜고 끄는 방법에 관한 것으로 비월주사 방법은 1장의 영상을 획득하기 위하여 2번의 스캔과정이 필요하며, SHUTTER 개방 또한 2회가 필요하다.

CCTV카메라의 비디오신호(VIDEO SIGNAL)는 COMPOSITE VIDEO SYNC라고 부르는데 이는 비디오 신호에 여러 가지 신호가 복합적으로 섞여있다는 뜻으로 이 신호 안에는 COMPOSITE SYNC, 동기신호(수평동기 신호: H-SYNC, 수직동기 신호 V-SYNC), ODD/EVEN FIELD PULSE, BURST/BACK PORCH SYNC 등이 포함되어 있으며 각각의 용도에 맞게 사용된다.

본안 발명은 CCTV 카메라의 SHUTTER 개방시간에 조명을 켜고 끌 수 있게 하기 위하여 COMPOSITE SYNC 에 포함되어 있는 ODD/EVEN FIELD PULSE를 조명의 ON/OFF SWITCH로 사용하는 폐쇄회로 텔레비전 카메라용 조명 시스템에 관 한 것이다.

비월주사 방식을 사용하는 CCTV 카메라는 1장의 영상을 획득하기 위하여 홀수 주사선 SCAN 및 짝수주사선 SCAN을 실시하며 SHUTTER 개방 또한 각각 2회에 거처 발생한다.

ODD/EVEN FIELD PULSE 는 홀수 주사선 SCAN 시 HIGH(+5V)상태로, 짝수주사선 SCAN 시 LOW(0V)상태로 PULSE 가 발생 된다.

좀더 자세하게는 비월주사 방식을 사용하는 CCTV 카메라에 있어 ODD/EVEN FIELD PULSE가 LOW(0V)상태에서 HIGH(+5V)상태로 변할 때(상승 에지)를 홀수 주사선 SCAN에 따른 SHUTTER 개방 시작시점으로 SHUTTER SPEED 시간만큼 개방하고, HIGH(+5V)상태에서 LOW(0V)상태로 변할(하강 에지) 때를 짝수 주사선 SCAN에 따른 SHUTTER 개방 시작시점으로 SHUTTER SPEED 시간만큼 개방한다는 것을 알 수 있다.

따라서, 조명제어장치에서는 비월주사방식을 사용하는 CCTV 카메라로부터 비디오 신호를 입력받아 이 신호에서 ODD/EVEN FIELD PULSE를 추출하고 PULSE 가 LOW상태에서 HIGH 상태로 변할 때를 "상승 에지" 상태로서 조명을 켜는 시작 시점으로 SHUTTER SPEED 시간만큼 조명을 켰다가 끄고, 다시 HIGH 상태에서 LOW 상태로 변할 때를 "하강 에지" 상태로서 조명을 켜는 시작 시점으로 SHUTTER SPEED 시간만큼 조명을 켰다가 끄는 것을 반복한다.

CCTV 카메라는 초당 30장의 영상을 획득하기 위한 과정을 보면

1초=1000ms 이므로

1장의 영상 획득에 필요한 시간 33.3ms ≒ 1000ms / 30장의 영상

ODD/EVEN FIELD PULSE 시간 16.7ms ≒ 33.3ms / 2(홀/짝수 주사선 SCAN)

따라서, 1장의 영상획득에 필요한 33.3ms 에는 2번의 홀·짝수 주사선 SCAN과정이 필요하므로 홀수 주사선 SCAN에 필요한 시간은 16.7ms 이며 이 시간 안에 CCTV 카메라는 SHUTTER를 SHUTTER SPEED 시간만큼 촬상 소자(CCD)를 빛에 노출시켜 전하를 축적한 다음 CCD의 홀수 주사선을 SCAN하여 저장하고, 이후 같은 과정을 반복하여 짝수 주사선을 SCAN한 다음, 이전에 홀수 주사선을 SCAN한 영상과 합성하여 1장의 영상을 만들어낸다. 그러므로 ODD/EVEN FIELD PULSE는 ODD PULSE 상태 즉 LOW(0V)에서 HIGH(+5V)상태로 변하여 16.7ms 동안 상승 레벨로 지속하였다가 다시 HIGH(+5V)상태에서 LOW(0V)상태 즉, EVEN PULSE 상태로 16.7ms 동안 지속하여 PULSE 형태로 계속 반복한다.

본안 발명은 이러한 ODD/EVEN FIELD PULSE 의 상승 시점(상승 에지)과 하강 시점(하강 에지)을 CCTV 카메라 조명의 켜는 시점으로 SHUTTER SPEED 시간만큼 조명을 켰다가 끈다.

SHUTTER SPEED 는 CCTV 카메라의 환경설정 메뉴나 CCTV카메라와의 통신을 이용하여 확인할 수 있으며 조명제어장치에 미리 설정 가능하다.

조명 제어 장치는 Micro Processor Unit(MCU) 을 내장하고 있으며 VIDEO SYNC SEPARATOR로부터 ODD/EVEN FIELD PULSE를 입력받아 상승 에지가 발생할 때 MCU의 상승 에지를 기준신호로 이용, 조명을 켜고 끄며, 하강 에지가 발생할 때에는 MCU의 하강 에지를 기준신호로 이용, 조명을 켜고 끄는 과정을 반복한다.

CCTV 카메라는 실·내외 또는 주·야간 등 설치 장소나 시간의 지남에 따라 빛의 밝기가 달라지므로 CCTV 카메라의 촬영장소의 빛의 밝기를 확인할 수 있는 광센서(CDS) 등이 필요하며 일정 조도 이하가 되었을 때에 조명을 켤 수 있게 조명 제어 장치는 광센서를 포함한다.

본안 발명의 조명제어장치에 사용되는 조명은 아주 짧은 시간(SHUTTER SPEED) 켜고 끔을 반복하여야 하므로, 빠른 응답성을 갖는 LED조명이 적합하다.

본안 발명은 CCTV 카메라로부터 VIDEO SIGNAL를 입력받을 수 있는 커넥터, 입력받은 VIDEO SIGNAL에서 ODD/EVEN FIELD PULSE를 추출하는 Video Sync Separator, Micro Processor Unit(MCU), 단말기(컴퓨터/PC) 또는 CCTV카메라와 통신할 수 있는 통신 포트, 빛의 밝기를 확인할 수 있는 광센서(CDS), 조명을 켜고, 끌 수 있는 FET-GATE를 구비한 조명제어장치와 조명제어 장치에 내장된 MCU가 Video Sync Separator로부터 ODD/EVEN FIELD PULSE의 상승 에지 및 하강 에지를 조명을 켜는 시작 시점의 기준 신호로 입력받아 사용하는 방법과 이 방법을 이용 CCTV 카메라의 SHUTTER 개방시간에 맞추어 조명을 켜고 끄는 것을 특징으로 한다.

ms: millisecond

Claims (3)

1. 조명 장치;
   CCTV 카메라로부터 VIDEO SIGNAL를 입력받을 수 있는 단자;
   상기 단자로부터 입력받은 VIDEO SIGNAL에서 EVEN/ODD FIELD PULSE를 추출하는 추출부;
   상기 추출부로부터 추출된 EVEN/ODD FIELD PULSE의 상승 에지 및 하강 에지를 기준 신호로 하여 조명을 켜고 끄는 시점을 계산하는 과정;
   상기 계산과정을 통하여 CCTV 카메라의 셔터(SHUTTER) 개방(OPEN)에 대응되도록 상기 조명 장치의 ON/OFF를 제어하는 조명장치; 및
   상기 CCTV 카메라와 조명장치의 조작 및 제어를 위한 서버;를 구비하되, 상기 조명장치는, CCTV 카메라로부터 VIDEO SIGNAL를 입력받을 수 있는 단자와;
   상기 단자로부터 입력받은 VIDEO SIGNAL에서 EVEN/ODD FIELD
   PULSE를 추출하는 추출부;
   상기 추출부로부터 추출된 EVEN/ODD FIELD PULSE의 상승 에지 및 하강 에지를 기준 신호로 하여 조명을 켜고 끄는 시점을 계산하는 과정; 및
   상기 계산 과정에서 얻은 조명을 켜고 끄는 시점에, 조명 장치에 대한 제어 신호를 생성하기 위한 프로세서; 및
   상기 서버와의 통신을 위한 통신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐쇄회로 텔레비전 카메라용 조명 시스템.
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