KR20180006222A - 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법에 관한 것으로서, 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원 발생 장치와 조도 센서를 이용하여 카메라의 설정값을 조정할 수 있도록 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법에 관한 것이다.
본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법은 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하는 광원 장치와, 광원 장치로부터 소정의 통신 프로토콜에 의해 상기 광원을 조사받는 조도 센서와, 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하는 제어 장치 및 제어 장치에서 산출된 카메라 설정값에 따라 조정되는 카메라 장치를 포함함에 기술적 특징이 있다.

Description

조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법{Communication system using illuminance sensor and its operation method}
본 발명은 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법에 관한 것으로서, 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원 발생 장치와 조도 센서를 이용하여 카메라의 설정값을 조정할 수 있도록 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법에 관한 것이다.
최근에 자동차의 동력 성능에 대한 소비자 만족뿐만 아니라 소비자의 편의를 위한 장치가 많이 보급되고 있다. 그러한 예로써 주차 보조를 위한 전방 또는 후방 카메라와 자동차의 상태를 한눈에 파악할 수 있는 통합 디스플레이 장치의 보급이 보편화되었으며, 운전자는 전방 또는 후방 주차시에 차량의 전방 또는 후방에 구비된 거리 측정 센서와 디스플레이 장치를 통해 차량 주변의 장애물을 볼 수 있고 장애물까지의 거리를 알 수 있다.
종래기술인 한국공개특허공보 제10-2015-0053189호에는 카메라 모듈 및 그 제어 방법을 개시하고 있는데, 카메라 모듈은 촬영 영역에 대한 광을 수광하는 렌즈부, 광을 이용하여 이미지를 생성하며 조도를 측정하는 이미지 센서, 및 이미지 센서로부터 생성된 이미지 또는 측정된 조도값을 제공받아 주변 조도 상태를 판단하며 주변 조도 상태에 따라 촬영 해상도를 설정하여 이미지 센서를 제어하는 제어부를 포함하는 특징이 있다.
한편, 조도 센서(Illuminance sensor)는 빛의 밝기에 따라 저항값이 변하는 일종의 가변저항으로 구성되는 센서로, 이러한 조도 센서는 CdS(Cadmium Sulfide) 또는 LDR(Light Dependent Resistor)이라고 불리며 조도계, 사진기, 화재감지기, 도난감지기, 카드판독기 등 여러 곳에 널리 사용되는데, 특히 가로등처럼 어두워지면 자동으로 점등이 되고 밝아지면 소등이 되는 자동 점멸기나 차량용 및 보안용 CCD 카메라에 야간 촬영을 위한 IR(Infrared) LED의 자동 점멸 장치 등에 보급되고 있다. 조도 센서는 어두워지면 저항값이 증가하고 밝아지면 저항값이 감소하는 특성을 가지는데, 이러한 특성을 이용하여 출력에 On/Off 제어신호를 만들어 점멸기에 사용하는 것이다.
일반적으로 차량용 카메라에 있어서 카메라를 차량의 후방에 설치할 경우 좌우가 반전된 미러 뷰(Mirror view)를 나타내고 전방에 설치할 경우 노말 뷰(Normal view)를 나타내기도 하며, 주차의 편의성을 위해 주차 가이드라인을 나타내거나 숨기기도 하는데, 실외에 노출되는 카메라의 특성상 방수와 방진이 유지되는 상태에서 이러한 카메라 설정을 위해 종래에는 카메라 연결 케이블에 여분의 미러 설정용 전선을 삽입하거나 케이스에 미러 설정용 자석 홀을 만들어 자기 센서로 외부에서 원하는 설정을 할 수 있도록 하였다. 하지만, 이러한 방법은 한 번의 설정을 위해 불필요한 전선을 추가로 삽입하거나 불필요한 공간을 차지하는 자석 홀을 구비하고 있어야 하는데, 이러한 전기적 방식 또는 자기적 방식을 이용하여 카메라 설정값을 조정하는 방식은 하드웨어적으로 미리 구현해 놓아야 하므로 카메라를 설정하고자 하는 부분이 많아질 경우 불필요한 부분들이 추가로 구비되어야 하므로 비용 및 공간에 제약이 있다는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 광학적 방식을 사용하여 차량용 카메라의 설정값을 조정하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차량용 카메라에 구비되어 있는 조도 센서를 이용하여 카메라의 설정값을 조정할 수 있도록 함으로써, 추가적인 장비나 공간이 요구되지 않도록 하는 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 LED 플래시 광원을 스마트 기기를 활용하여 무선으로 차량용 카메라의 설정값을 조정하기 위한 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 조도 센서를 이용한 통신 시스템에 있어서, 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하는 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터 소정의 통신 프로토콜에 의해 상기 광원을 조사받는 조도 센서와, 상기 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하는 제어 장치 및 상기 제어 장치에서 산출된 카메라 설정값에 따라 조정되는 카메라 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 조도 센서를 이용한 통신 시스템에 있어서, 광원 장치가 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하는 제 1 단계와, 조도 센서가 상기 광원 장치로부터 소정의 통신 프로토콜에 의해 상기 광원을 조사받는 제 2 단계와, 제어 장치가 상기 조도 센서의 출력값으로부터 상기 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하는 제 3 단계 및 상기 제어 장치에서 산출된 카메라 설정값에 따라 카메라 장치를 조정하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템 및 그 운영방법은 광학적 방식을 사용하여 차량용 카메라의 설정값을 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차량용 카메라에 구비되어 있는 조도 센서를 이용하여 카메라의 설정값을 조정할 수 있도록 함으로써, 추가적인 장비나 공간이 요구되지 않아 구조가 간단하고 비용이 저렴한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 LED 플래시 광원을 스마트 기기를 활용하여 무선으로 차량용 카메라의 설정값을 조정할 수 있는 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법의 순서도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조도 센서의 출력 모니터링 회로도(1),
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 센서의 출력 모니터링 회로도(2),
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 센서의 응답특성을 나타내는 그림,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 프로토콜의 개념도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 구성이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템(100)은 광원 장치(110), 조도 센서(120), 제어 장치(130) 및 카메라 장치(140)를 포함하여 구성된다.
광원 장치(110)는 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하도록 하는데, 소정의 밝기 차이를 구현하는 예로는 다양한 종류의 플래시(Flash)를 On/Off하는 경우를 들 수 있다. 상기 플래시 광원은 독자적으로 구비되는 LED 플래쉬 보드에서 생성되는 플래시 광원일 수 있으며 또는 플래시가 구비되는 스마트 기기로부터의 플래시 광원이 포함될 수 있다.
예를 들어, 50 Lux와 5000 Lux 사이의 밝기 차이를 구현하는 플래시 광원의 경우에는 스마트폰을 포함하는 스마트 기기의 플래시를 상기 조도 센서(120)로부터 약 5 cm 이격하여 On/Off 했을 때의 값과 유사하다.
한편, 상기 플래시 광원은 광원 장치(110)에서 하기의 통신 프로토콜에 따라 발생하도록 하는데, 상기 플래시 광원을 발생하는 광원 장치(110)가 특히 스마트 기기인 경우에는 스마트 기기에 설치되는 통신 프로토콜을 구현한 애플리케이션에 의해 소정의 통신 프로토콜에 따라 플래시 광원을 발생하도록 한다.
조도 센서(120)는 빛의 밝기에 따라 저항값이 변하는 일종의 가변저항으로 구성되는 센서를 사용할 수 있으며, 상기 광원 장치(110)로부터 조사되는 광원을 수용하여 Vinput을 출력하도록 한다. 상기 조도 센서(120)로부터 출력된 아날로그 신호인 Vinput은 상기 제어 장치(130)에 구비되는 MCU(Micro Control Units)로 전달되도록 한다. 상기 조도 센서(120)는 주/야간 자동점멸을 위해 차량용 카메라 장치에 구비되거나 별도로 구비될 수 있다.
제어 장치(130)는 상기 조도 센서(120)로부터 수신한 Vinput을 하기와 같이 소정의 처리 과정을 거쳐 디지털 신호로 변환하게 된다(도 3 내지 도 4 참조).
이때, 광원이 상기 광원 장치(110)로부터 정해진 통신 프로토콜에 따라 발생되어 상기 조도 센서(120)로 조사되므로, 상기 제어 장치(130)는 정해진 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하게 되며 이렇게 산출된 상기 카메라 설정값에 따라 카메라 장치(140)를 조정하게 된다.
카메라 장치(140)는 카메라 뷰의 좌우 반전, 주차선 On/Off 등의 카메라 설정을 위한 다양한 카메라 설정값을 조정할 수 있는데, 상기 제어 장치(130)에서 산출된 카메라 설정값에 따라 조정될 수 있다.
즉, 별도의 LED 플래시 보드 또는 스마트폰의 플래시를 이용하여 정해진 통신 프로토콜에 따라 플래시 광원을 발생하여 상기 조도 센서(120)로 조사하게 되면, 상기 제어 장치(130)는 상기 조도 센서(120)로부터 출력되는 Vinput을 전달받아 정해진 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하게 되므로, 상기 카메라 설정값에 따라 카메라 뷰의 좌우 반전, 주차선 On/Off 등의 설정을 바꿀 수 있도록 한다.
한편, 상기의 통신 프로토콜은 소정의 밝기 차이를 구현하는 상기 광원에 대한 상기 조도 센서(120)의 응답 시간을 포함하는 응답 특성을 고려하여 구성하게 된다(도 5 내지 도 6 참조).
도 2는 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법의 순서도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법은 광원 장치(110)가 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하는 제 1 단계와, 조도 센서(120)가 상기 광원 장치(110)로부터 소정의 통신 프로토콜에 의해 상기 광원을 조사받는 제 2 단계와, 제어 장치(130)가 상기 조도 센서(110)의 출력값으로부터 상기 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하는 제 3 단계 및 상기 제어 장치(130)에서 산출된 카메라 설정값에 따라 카메라 장치(140)를 조정하는 제 4 단계를 포함한다.
상세하게는, 상기 제 1 단계에서 상기 광원 장치(110)가 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하게 되는데(S10), 이때 상기 광원 장치(110)가 생성하는 광원은 소정의 밝기 차이를 구현하는 플래시 광원을 들 수 있다. 상기 플래시 광원은 독자적인 LED 플래쉬 보드에서 생성되는 상기 통신 프로토콜에 의한 플래시 광원 또는 카메라 플래시가 구비되는 스마트 기기의 애플리케이션에 의해 생성되는 상기 통신 프로토콜에 의한 플래시 광원 가운데 어느 하나 이상을 포함한다.
다음으로, 상기 광원 장치(110)에 의해 생성된 광원을 상기 조도 센서(120)에 조사하도록 하는데(S20), 예를 들어 상기 스마트 기기의 플래시 광원을 상기 조도 센서(120)에 일정 거리 이격하여 조사하도록 한다.
상기 제 2 단계에서 상기 조도 센서(120)가 광원을 조사받아 출력하는 아날로그 신호인 Vinput을 상기 제어 장치(130)로 전달하도록 한다(S30).
상기 제 3 단계에서 상기 제어 장치(130)는 전달받은 Vinput을 다양한 방법을 적용하여 디지털 신호로 변환하도록 하는데, 광원이 상기 광원 장치(110)로부터 정해진 통신 프로토콜에 따라 생성되어 상기 조도 센서(120)로 조사되므로, 상기 제어 장치(130)는 정해진 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하게 되며(S40), 상기 제 4 단계에서 이렇게 산출된 상기 카메라 설정값에 따라 상기 제어 장치(130)가 상기 카메라 장치(140)를 조정하게 된다(S50).
한편, 상기 통신 프로토콜은 소정의 밝기 차이를 구현하는 상기 광원에 대한 상기 조도 센서(120)의 응답 시간을 포함하는 응답 특성을 고려하여 구성된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조도 센서의 출력 모니터링 회로도(1)이며, 조도 센서(10)로부터 출력된 Vinput을 상기 제어 장치(130)에 구비되는 비교기(Comparator)(20)를 통해 Hi/Lo로 변환하여, 마찬가지로 상기 제어 장치(130)에 구비되는 MCU(30)의 GPIO(General Purpose Input and Output) 포트로 입력받아 조도 센서(10)의 출력값을 모니터링하는 회로를 나타낸다. 한편, 비교기(20)에서 아날로그 신호인 Vinput을 디지털 신호로서 Hi/Lo로 만들어 주도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 센서의 출력 모니터링 회로도(2)이며, 조도 센서(10)의 Vinput을 MCU(30)의 ADC(Analog to Digital Converter) 포트에 연결하여 조도량에 따른 전압 변화를 모니터링 하도록 하는 회로를 나타내는데, 조도 변화에 따라 Vinput이 변화하고 그 값을 ADC를 통해 디지털 신호로 변환하여 모니터링하도록 한다.
도 3에 도시된 GPIO 방식은 하드웨어적으로 기준 전압(Vref)을 미리 설정하여 비교기(20)가 ADC 역할을 하므로 MCU(30)의 GPIO 만으로 간편한 제어가 가능하지만 기준 전압을 변경할 경우에는 하드웨어적으로 변경을 해야 하므로 약간의 불편한 점이 있다. 도 4에 도시된 ADC 방식은 MCU(30)의 ADC 값을 이용하기 때문에 더욱 세밀한 모니터링이 가능하고, Hi/Lo의 임계점을 소프트웨어적으로 결정하거나 임계점에서 스위치나 릴레이 등의 접점이 개폐될 때 발생하는 진동인 채터링(Chattering)을 방지하기 위한 히스테리시스(Hysteresis) 값을 프로그램으로 설정할 수 있기 때문에 더욱 정밀한 제어가 가능하다.
한편, 도 3 또는 도 4에 도시된 어느 방식을 사용해서 통신을 구현해도 문제가 없으며 본 실시예에서는 도 4에 도시된 ADC 방식을 적용하여 통신을 구현하였다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 센서의 응답특성을 나타내는 그림으로, 상기 조도 센서(120)에 50 Lux와 5000 Lux의 빛을 번갈아 가면서 비추었을 때 얻어지는 조도 센서의 출력값을 그래프로 나타낸 것이며, 이 빛의 밝기는 광원 장치(110)인 스마트 기기의 플래시(Flash)를 조도 센서(120)로부터 약 5 cm 이격하여 On/Off 했을 때의 값과 유사하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 급격한 조도 변화에 대하여 채택된 조도 센서의 응답시간은 약 30 ms 내외임을 알 수 있으며, 이러한 조도 센서(110)의 응답특성을 이용하여 저속 통신을 구성하게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 프로토콜의 개념도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 급격한 조도 변화에 대하여 채택된 조도 센서의 응답시간은 약 30 ms 내외이고 에러에 대한 마진을 고려하여 기본 단위를 100 ms로 하여 0x0~0xF 까지의 통신 프로토콜을 정의하도록 한다. 한 개의 숫자를 전송할 때의 기본 구조는 SYNC부와 DIGIT부로 구성을 하는데, SYNC부는 빛이 어두운 구간이고 DIGIT부는 빛이 밝은 구간이다. 도 6 (a)는 SYNC 100 ms, DIGIT 200 ms로 구성되어 숫자‘1’을 표현한 통신 프로토콜의 예이며, 도 6 (b)는 이러한 방식으로 0x0~0xF, Start Frame, End Frame까지 총 18개의 기본 프로토콜로 정의된 일부의 예를 나타낸 그림이다. 한편, 도 6 (b)에 도시된 바와 같이, 기본 프로토콜은 SYNC의 길이에 따라 총 4개의 군으로 분류하고 DIGIT부의 길이에 따라 각기 다른 의미의 숫자 및 CODE를 정의한다. 도 6 (c)는 1 프레임을 전송하는 통신 프로토콜의 예를 나타내는데, 1 프레임의 전송은 프로토콜 LEAD CODE, FRAME START, CUSTOM CODE, COMMAND, CHECK SUM, FRAME END, STOP 등으로 구성된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 광원 장치 120 : 조도 센서
130 : 제어 장치 140 : 카메라 장치

Claims (9)

  1. 조도 센서를 이용한 통신 시스템에 있어서,
    소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하는 광원 장치;
    상기 광원 장치로부터 소정의 통신 프로토콜에 의해 상기 광원을 조사받는 조도 센서;
    상기 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하는 제어 장치; 및
    상기 제어 장치에서 산출된 카메라 설정값에 따라 조정되는 카메라 장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    소정의 밝기 차이를 구현하는 상기 광원 장치는 플래시 광원을 생성하는 플래시 광원 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플래시 광원은 독자적인 LED 플래쉬 보드에서 생성되는 상기 통신 프로토콜에 의한 플래시 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 플래시 광원은 플래시가 구비되는 스마트 기기에 설치된 애플리케이션에 의해 생성되는 상기 통신 프로토콜에 의한 플래시 광원 가운데 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 프로토콜은 소정의 밝기 차이를 구현하는 상기 광원에 대한 상기 조도 센서의 응답 시간을 포함하는 응답 특성을 고려하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템.
  6. 조도 센서를 이용한 통신 시스템에 있어서,
    광원 장치가 소정의 밝기 차이를 구현하는 광원을 생성하는 제 1 단계;
    조도 센서가 상기 광원 장치로부터 소정의 통신 프로토콜에 의해 상기 광원을 조사받는 제 2 단계;
    제어 장치가 상기 조도 센서의 출력값으로부터 상기 통신 프로토콜에 대응하는 카메라 설정값을 산출하는 제 3 단계; 및
    상기 제어 장치에서 산출된 카메라 설정값에 따라 카메라 장치를 조정하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 상기 광원 장치가 생성하는 광원은 소정의 밝기 차이를 구현하는 플래시 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플래시 광원은 독자적인 LED 플래쉬 보드에서 생성되는 상기 통신 프로토콜에 의한 플래시 광원 또는 카메라 플래시가 구비되는 스마트 기기에 설치된 애플리케이션에 의해 생성되는 상기 통신 프로토콜에 의한 플래시 광원 가운데 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 통신 프로토콜은 소정의 밝기 차이를 구현하는 상기 광원에 대한 상기 조도 센서의 응답 시간을 포함하는 응답 특성을 고려하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조도 센서를 이용한 통신 시스템의 운영방법.
















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