KR20150057041A

KR20150057041A - 카메라의 led 조명제어 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20150057041A
Application number: KR1020130139839A
Authority: KR
Inventors: 현석환
Original assignee: (주)에스엔디시스템
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-05-28

Abstract

본 발명은 영상이 촬영되는 동기신호 후에 일정한 시간을 지연시켜 LED 조명을 점등함으로써 카메라에서 촬영되는 시점에만 LED를 점등하는 카메라의 LED 조명제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 카메라가 작동하는 동기신호(1)로부터 지연시간을 측정하는 딜레이 모듈(40)과; 상기 딜레이 모듈(40)에서 측정된 시간을 딜레이 시간(t)으로 메모리에 저장하여 상기 카메라의 동기신호(1)마다 상기 딜레이 시간(t)을 지연시켜서 LED 드라이버에 LED 트리거 신호(2)를 송출하고, 딜레이 시간(t) 사이에서 상기 LED 트리거 신호(2)보다 짧은 다수의 플리커 제거 신호(3)를 더 송출하는 MPU로 구성되어 카메라의 촬상소자 노출 시간에만 LED에 최대 펄스 전류를(Peak Pulsed Forward Current) 공급하여 카메라가 어둠속에서도 깨끗한 영상을 촬영할 수 있다. 또한 카메라의 촬영시에만 점등되어 LED 조명의 유휴시간(遊休時間)을 확보할 수 있어 전력을 효율적으로 사용할 수 있고, LED 모듈의 수명을 연장할 수 있게 된다.

Description

카메라의 LED 조명제어 방법 및 그 장치{LED lighting control method and device for cameras}

본 발명은 카메라의 엘이디(LED) 조명제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면 동기신호(V-SYNC)에 의해 영상이 촬영되고 저장되는 LED 카메라에서 동기신호 후에 일정한 시간을 지연시켜 LED 조명을 점등함으로써 카메라에서 촬영되는 시점에만 LED를 점등하여 LED 조명의 유휴시간(遊休時間)을 확보할 수 있게 되어 전력을 효율적으로 사용할 수 있으며, 수명을 연장시킬 수 있는 카메라의 LED 조명제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적인 카메라의 원리는 일정시간 동안 촬상 소자를 빛에 노출한 다음 셔터를 닫아 빛을 차단하고, 촬상소자에 발생한 전하의 전기적 신호를 디지털 데이터로 변환하여 버퍼메모리에 저장하였다가 출력하고, 다시 셔터를 열어 촬상소자를 빛에 노출하는 일련의 과정을 연속적으로 반복하여 영상을 구현한다.

이와 같이 카메라로 영상을 촬영하기 위해서는 조명이 필요한데, 이러한 조명으로 저전력을 사용하면서도 수명이 긴 특징을 가지고 있는 LED 조명이 각광을 받고 있다.

LED 조명은 가시광선용 LED 조명과 비가시광선용(적외선 또는 자외선)LED 조명으로 구분할 수 있는데, 가시광선용 LED 조명은 실내등, 가로등, 자동차 전조등, 신호등과 같이 주로 사람이 거주하는 환경에서 사용되고, 비가시광선용은 의료용, 측정 및 계측장비, 폐쇄회로 텔레비전(CCTV) 카메라 등과 같은 특수한 환경이나 야간 조명으로 사용된다.

LED 조명을 켜기 위한 점등 방법에는 연속적으로 전류를 흘려서 점등하는 방법(Continuous Wave, CW)과 구동 전류의 펄스 폭 변조를 통해 전류 펄스 폭을 제어하는 방식(Pulse With Modulation, PWM)이 있다.

CW 방식은 지속적인 전류를 흘려서 LED를 구동하는 방법으로, LED 전구가 깜박거리는 플리커(Flicker)현상이 어느 정도 제거될 수 있으나 소비전력이 크고 LED 전구에 고열이 발생하는 문제점이 있다.

PWM 방식은 CCTV 카메라의 특성과는 무관하게 단순히 LED 조명의 휘도를 크게 하기 위하여 펄스 폭을 줄이고 전류의 세기를 증가하거나, 또는 휘도를 감소시키기 위하여 펄스 폭을 늘리고 전류의 세기를 감소시켜서 LED 조명의 휘도(밝기)를 조정하는 방법이다. 이러한 PWM 방식은 LED 조명에 연속적으로 전류를 흘려 제어하는 방법보다는 적은 소비전력으로 LED 조명의 휘도를 향상시킬 수 있으나 CCTV 카메라의 조명으로는 광원이 부족하고 펄스에 의한 제어로 깜박임 현상이 발생한다.

또한, 도로의 보안방범용 CCTV 카메라의 경우, PWM 방식에 의하여 LED 조명을 제어하고 있으나, 차량 전조등의 영향을 받아 전조등보다 조도가 약할 경우 전조등에 의하여 CCTV 카메라 촬상소자가 빛에 너무 많이 노출되어 영상이 일시적으로 하얗게 변하거나 야간에 전조등을 껐을 경우 차량 등이 보이지 않는 문제점이 발생한다.

또한, 이동통신 단말기에서 특히, 영상통화를 하는 동안에는 이동통신 단말기 배터리의 전력 소모를 줄이기 위해 LED 조명이 소등되도록 되어 있어서 영상통화를 위해 밝은 장소를 찾아야 하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카메라의 영상 촬상시간에만 LED를 점등하여 LED의 점등 유휴시간을 늘려서 전력을 효율적으로 장시간동안 사용할 수 있게 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 카메라 촬영시 LED에서 발생하는 열을 최소화하여 LED의 수명을 연장하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 LED가 깜박거리는 플리커 현상을 최소화하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카메라의 LED 조명 제어 방법은, 일정 조도 이하에서 LED 조명을 점등하여 LED 조명에 의해 카메라로 촬영한 일정 영역의 영상을 저장함에 있어서, 상기 카메라의 작동 신호가 감지되면 메모리에 저장된 딜레이 시간이 있는지 검색하여, 상기 메모리에 저장된 딜레이 시간이 없으면 상기 작동신호에서 동기신호를 추출하고, 상기 동기신호에 일정시간을 지연시키는 딜레이 시간을 추출하여 상기 메모리에 저장하며, 상기 메모리에 저장된 딜레이 시간을 로드하여 상기 동기신호에 딜레이 시간을 지연시켜서 LED 트리거 신호를 전송함으로써 LED를 점등하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 카메라의 LED 조명 제어 장치는, 카메라가 작동하는 동기신호(1)로부터 지연시간을 측정하는 딜레이 모듈과; 상기 딜레이 모듈에서 측정된 시간을 딜레이 시간으로 메모리에 저장하여 상기 카메라의 동기신호마다 상기 딜레이 시간을 지연시켜서 LED 드라이버에 LED 트리거 신호를 송출하고, 딜레이 시간 사이에서 상기 LED 트리거 신호보다 짧은 다수의 플리커 제거 신호를 더 송출하는 MPU를 포함하는 것이다.

본 발명은 CCTV 카메라에 적용할 수 있는 기술로서, 카메라의 촬상소자 노출 시간에만 LED에 최대 펄스 전류를(Peak Pulsed Forward Current) 공급하여 카메라가 어둠속에서도 깨끗한 영상을 촬영할 수 있다.

또한 카메라의 촬영시에만 점등되어 LED 조명의 유휴시간(遊休時間)을 확보할 수 있어 전력을 효율적으로 사용할 수 있으며, 수명 또한 수 배 이상 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 동일 시간 내에 소등된 시간적 간격이 점등된 시간적 간격보다 길어서 LED에서 발생되는 열이 상온보다 약간 상승한 상태로 유지됨은 물론, 적절한 플리커 제거 신호를 사용하여 LED가 깜박거리는 현상이 제거되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 동기신호와 지연에 따른 LED 트리거 신호의 타이밍 그래프
도 2는 본 발명의 실시예에서 LED 조명제어 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도
도 3은 본 발명의 실시예에서 LED 조명제어 방법을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에서 LED 조명제어 방법을 나타낸 흐름도

본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

카메라는 동작버튼 또는 광센서 등의 동작 신호에 따라 작동되는데, 이러한 동작신호에 따라 동기신호(1)(V-SYNC)가 발생되고 메모리에 저장되는 간격을 두고 연속적으로 동기신호(1)를 발생시킨다. 즉, 1초당 20프레임을 촬영하여 저장하는 카메라의 경우 1초당 20개의 동기신호(1)가 발생되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 동기신호(1)와 지연에 따른 LED 트리거 신호(2)의 타이밍 도를 나타낸 것으로, 도 1의 (a)는 카메라의 동기신호(1)를 나타낸 것이고, (b)는 LED를 점등하는 LED 트리거 신호(2)를 나타낸 것이다.

이 도면에서 보는 바와 같이, 카메라의 동기신호(1) 이후에 딜레이 시간(t)을 두고 LED를 점등하는 LED 트리거 신호(2)가 발생하게 된다. 따라서 연속적으로 동기신호(1)가 발생하면 동기신호(1)가 발생 될 때마다 딜레이 시간(t) 이후에 LED 트리거 신호(2)가 발생된다.

예를 들어, 카메라가 1초당 20프레임의 영상을 촬영하는 경우에 동기신호(1)의 시간 간격은 50ms(Milli Second, 1 second = 1000 milli second)되고, LED 트리거 신호(2)의 간격도 50ms가 된다. 하지만, 이 경우에 최초의 LED 트리거 신호(2)에서 50ms 연속 가산하여 100ms, 150ms, 200ms 등 순차적으로 LED 트리거 신호(2)를 발생하는 것보다는 동기신호(1)가 발생된 이후에 일정의 딜레이 시간(t) 이후에 LED 트리거 신호(2)를 발생시켜서 LED를 점등하는 것이 수월한 방법이다.

카메라의 원리를 순서에 따른 과정으로 설명하면 일정시간 촬상소자를 빛에 노출한 다음 셔터를 닫아 빛을 차단하고 촬상소자에 발생한 전하의 전기적 신호를 디지털 데이터로 변환하여 버퍼메모리에 저장하였다가 출력하고, 다시 셔터를 열어 촬상소자를 빛에 노출하는 일련의 과정을 연속적으로 반복한다.

이에 카메라는 동기신호(1)와 동기신호(1) 사이에는 시간적 구간이 발생하고, 동기신호(1)에서 조명을 필요로 하는 시간적 차이도 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 이 시간적 차이를 딜레이 시간(t)으로 정하고, 동기신호(1)에서 상기 딜레이 시간(t)적 차이를 지연시킨 후 LED를 소정의 시간만 점등하여 LED를 점등하는 시간을 최소화하는 것이다.

LED를 점등하는 시간은 1ms 정도로 아주 짧다. 따라서 1초에 20프레임을 촬영하는 카메라의 경우 LED가 점등되는 시간은 1초당 20ms가 된다. 즉, 1000ms에 20ms 시간 동안만 LED가 점등되고 나머지 980ms 동안 LED가 소등되어 있음을 나타낸다.

이는 카메라로 촬영되는 시점에서만 LED가 점등되어 영상에서는 플리커 현상이 없이 촬영될 수 있으나, 1초당 20번의 깜박임으로 플리커 현상이 발생된다.

이러한 플리커 현상은 사용자가 불편을 느낄 수 있다. 즉, 사람의 눈은 1초당 50번 이상의 깜박임을 감지하지 못하나, 깜박임의 수가 감소되면 사람의 눈으로 확인이 가능한 플리커 현상이 발생한다.

이에 따라, LED 트리거 신호(2)와 LED 트리거 신호(2) 사이에 LED를 점등하는 LED 트리거 신호(2)를 더 추가하여 상기의 플리커 현상을 방지할 수 있다.

플리커 제거 신호(3)는 LED 트리거 신호(2) 사이에 임의적으로 투입되어 LED가 깜박거리는 현상을 제거하는 신호로 LED가 점등되는 시간보다 같거나 짧아질 수 있다. 즉, LED 점등시간이 1ms이라면 플리커 제거 신호(3)가 발생되어 LED를 점등하는 시간은 0.5~1ms로 이루어질 수 있다. 또한 플리커 제거 신호(3)의 개수는 LED 트리거 신호(2)의 시간 간격에 따라 달라질 수 있다.

이를 1초당 20프레임을 촬영하는 카메라의 경우 LED 점등시간을 수치상으로 설명하면, LED 트리거 신호만 있을 경우 LED 점등시간이 1ms 이라면, LED 점등시간은 1ms * 20(프레임 수) = 20ms 가 되고, LED 소등시간은 980ms 가 된다.

그리고, LED 트리거 신호와 플리커 제거 신호(0.5ms)가 혼합된 경우에 LED 점등시간이 1ms 이라면, LED 점등시간은 1ms * 20(프레임 수) + 플리커 제거 신호(0.5ms) * 40(개수) = 40ms 가 되고, LED 소등시간은 960ms 가 된다.

여기서, 플리커 제거 신호(3)로 LED를 점등하는 시간 및 투입되는 개수는 임으로 선택될 수 있다. 따라서 플리커 제거 신호의 투입으로 1초당 60번의 점등과 소등이 발생하면 이를 사람의 눈으로 식별할 수 없게 됨으로써 많은 전력을 소비하지 않고도 플리커 현상은 제거될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 LED 조명제어 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

이 도면에서 참조되는 LED 조명제어 장치는 입력되는 빛의 양을 측정하는 광센서(10), 움직임을 감지하는 동작센서(11), 일정영역을 촬영하는 카메라(20), 상기 카메라 작동의 동기신호(1)로부터 지연시간을 측정하는 하는 딜레이 모듈(40), 상기 딜레이 모듈(40)에서 측정된 시간을 딜레이 시간(t)으로 메모리에 저장하고, 상기 카메라(20)의 동기신호마다 상기 딜레이 시간(t)을 지연시켜서 LED 드라이버(31)에 LED 트리거 신호를 송출하는 MPU(50) 및 상기 LED 드라이버(31)의 LED 트리거 신호에 따라 다수의 LED가 구비된 LED 기판(30)을 포함하여 구성된다.

여기에 추가적으로, MPU(50)에서 전송된 영상을 유무선을 통하여 다른 장소로 영상을 전송하는 유무선 전송장치(60)와 상기 유무선 전송장치(60)로부터 전송된 영상을 저장하거나 다른 유무선 장치로 전송하는 중앙서버(70)가 더 포함될 수 있다.

광센서(10)는 입사되는 빛의 양을 감지하고, 동작센서(11)는 주위의 움직임이나 근접하는 물체의 움직임을 감지한다.

카메라(20)는 MPU(50)의 제어 신호에 의해 일정 지역을 촬영한다.

딜레이 모듈(40)은 카메라(20)의 동기신호에서 딜레이 시간(t)을 추출하여 MPU(50)에 전송한다.

LED 드라이버(31)는 MPU(50)의 제어에 의해 LED 기판의 LED를 점등/소등한다.

MPU(50)는 광센서(10)와 동작센서(11)의 신호로 카메라의 작동을 제어하거나, 사용자의 조작에 의해 카메라의 작동을 제어하며, 카메라(20)에서 촬영된 영상은 저장하고, LED 드라이버(30) 및 딜레이 모듈(40)을 제어하여 LED의 점등/소등 시간과 딜레이 시간(t)을 제어한다.

도 3은 본 발명의 방법에 따라 LED 조명제어 방법을 나타낸 흐름도를 나타낸 것이다.

이 도면에서 보는 바와 같이 LED 조명제어 방법은 MPU에서 카메라로 촬영신호를 전송하면 카메라는 작동을 하게 됨과 동시에 카메라 작동 신호를 MPU로 전송하여 카메라의 작동 신호를 감지하는 제 1 단계(S_1);

상기 카메라의 작동 신호가 감지되면 상기 작동 신호에서 동기신호를 추출하고, 상기 동기신호에 딜레이 모듈(40)에 전송하며, 상기 딜레이 모듈(40)에서는 일정시간을 지연시키는 딜레이 시간(t)을 추출하는 제 2 단계(S_2);

상기 동기신호에 딜레이 시간(t)을 지연시켜서 LED를 점등하는 LED 트리거 신호를 LED 드라이버에 전송하여 LED를 점등하는 제 3 단계(S_3)를 포함하여 이루어진다.

도 3의 흐름도에서는 카메라의 작동신호마다 딜레이 시간(t)을 추출하여 LED를 점등하는 방법이나, 이 방법은 MPU에 과부하를 발생시킬 수 있다.

따라서, 딜레이 시간(t)을 추출하여 저장이 가능한 장치에 딜레이 시간(t)을 저장하고 카메라의 작동 신호가 발생할 때마다 딜레이 시간(t)을 로드하여 MPU의 과부하를 방지할 수 있는 방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 MPU의 과부하를 방지할 수 있는 LED 조명제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

이 도면에서 참조되는 LED 조명제어 방법은 MPU에서 카메라로 촬영신호를 전송하면 카메라는 작동을 하게 됨과 동시에 카메라 작동 신호를 MPU로 전송하여 카메라의 작동 신호를 감지하는 제 10 단계(S_10)와; 상기 카메라의 작동 신호가 감지되면, 메모리에 저장된 딜레이 시간(t)이 있는지 검색하는 제 11 단계(S_11)와; 상기 메모리에 저장된 딜레이 시간(t)이 없으면, 상기 작동신호에서 동기신호를 추출하고, 상기 동기신호에 일정시간을 지연시키는 딜레이 시간(t)을 추출하여 상기 메모리에 저장하는 제 20 단계(S_20)와; 상기 메모리에 저장된 딜레이 시간(t)이 있으면, 저장된 딜레이 시간(t)을 로드하는 제 21 단계(S_21)와; 상기 동기신호(1)에 딜레이 시간(t)을 지연시켜서 LED를 점등하는 LED 트리거 신호(2)를 전송하여 LED를 점등하는 제 30 단계(S_31)를 포함하여 이루어진다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 LED의 점등시간을 최소화하되, 카메라의 동기신호에 맞춰 소정의 시간만 점등되게 함으로써 동일시간에 LED 점등시간보다 소등시간이 훨씬 많다. 이에 배터리를 사용하여 작동되는 카메라의 경우 LED의 점등시간을 획기적으로 늘릴 수 있으며 소등된 시간적 간격이 점등된 시간적 감격보다 길어서 LED에서 발생되는 열이 상온보다 약간 상승한 상태로 유지됨은 물론, 적절한 플리커 제거 신호를 사용하여 LED가 깜박거리는 현상을 제거할 수 있다.

1 : 동기신호 2 : LED 트리거 신호
3 : 플리커 제거 신호 10 : 광센서
11 : 동작센서 20 : 카메라
30 : LED 기판 31 : LED 드라이버
40 : 딜레이 모듈 50 : MPU
60 : 유무선 전송장치 70 : 중앙서버
t : 딜레이 시간

Claims

LED 조명에 의해 촬영한 일정 영역의 영상을 저장하는 카메라의 작동 신호가 감지되면, 메모리에 저장된 딜레이 시간(t)이 있는지 검색하여, 상기 메모리에 저장된 딜레이 시간(t)이 없으면 상기 작동신호에서 동기신호(1)를 추출하고, 상기 동기신호(1)에 일정시간을 지연시키는 딜레이 시간(t)을 추출하여 상기 메모리에 저장하며, 상기 메모리에 저장된 딜레이 시간(t)을 로드하여 상기 동기신호(1)에 딜레이 시간(t)을 지연시켜서 LED 트리거 신호(2)를 전송함으로써 LED를 점등하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 카메라의 LED 조명제어 방법.
카메라가 작동하는 동기신호(1)로부터 지연시간을 측정하는 딜레이 모듈(40)과; 상기 딜레이 모듈(40)에서 측정된 시간을 딜레이 시간(t)으로 메모리에 저장하여 상기 카메라의 동기신호(1)마다 상기 딜레이 시간(t)을 지연시켜서 LED 드라이버에 LED 트리거 신호(2)를 송출하고, 딜레이 시간(t) 사이에서 상기 LED 트리거 신호(2)보다 짧은 다수의 플리커 제거 신호(3)를 더 송출하는 MPU를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라의 LED 조명제어 장치.