TWM569532U

TWM569532U - 具由物聯網控制能力的攝影紅外線led燈板裝置

Info

Publication number: TWM569532U
Application number: TW107209176U
Authority: TW
Inventors: 范秉霖; 陳茂華
Original assignee: 宏海微電子股份有限公司
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2018-11-01

Abstract

本創作揭露一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，包含：一光感測器、一訊號控制器、一物聯網介面及一紅外線LED陣列板；該光感測器感應一環境亮度產生一感應類比電壓，該訊號控制器係連接於該光感測器，且針對該感應類比電壓進行處理，該物聯網介面係連接於該訊號控制器，且提供使用者一操控介面來設定該紅外線LED陣列板的啟動/關閉切換點及該紅外線LED陣列板的亮度(功率)；該紅外線LED陣列板係連接於該訊號控制器，由該訊號控制器控制其啟動/關閉切換與亮度。

Description

具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置

本創作係有關一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置。

目前夜視型攝影機通常必須搭配一紅外線(infrared，IR)LED燈板，IR LED的主要用途是在夜間能適時補充光源、輔助攝影。該紅外線LED燈板內嵌一個光感應裝置，例如，光敏電阻(cds)、光二極體(photo diode)、光電晶體(photo transistor)或光感測IC，經由該光感應裝置偵測目前環境亮度，輸出一光感應電壓以決定啟動或關閉IR LED。但目前啟動/關閉IR LED的切換時機及LED亮度(功率)大都為固定不可調整或僅在攝影機硬體線路內提供少許的選項，在實務應用上產生下列困擾： 1. 使用者無法自行調整，主觀上造成過早或延後啟動/關閉IR LED的認知。 2. 因應光感測器生產一致性差及溫度特性不佳因素，需要提供可調整機制，例如夏天與冬天環境光源與溫度差異影響。 3. 廠商出貨檢測場所與攝影機實際裝機環境不同，導致光感測器偵測光源的條件不同，引發啟動/關閉IR LED的切換時機不一致。 4. IR LED亮度(功率)因攝影機裝機環境需要調整，例如室內攝影範圍小，IR LED功率可以減小，戶外攝影距離大須加大功率，亟需線上調整機制，而非更換不同功率的燈板。 5. 光感測器長時間使用後老化需校正，以延長設備使用壽命。 6. 監控攝影機裝設環境特殊，例如戶外電線桿/高牆、室內或電梯天花板等處，燈板調整作業需要關機/拆機，返修進行硬體調適後再裝機，非常耗費人力物力，同時增加維修風險及導致維修期間治安空窗期。 7. 在不需開啟IR LED時機時開啟IR LED將造成不必要的電耗，並降低設備的使用壽命。

本創作之主要目的是提供一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，能夠讓使用者在遠端直接控制IR LED切換時機與亮度(功率)，將提供更多的便利性與控制上的彈性；一方面節省設備維護的人力，另一方面也可達到節能省電的目標，也能解決監控攝影機裝設環境特維修不易的難題。

為達上述之目的，本創作之實施例揭露一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，包含：一光感測器、一訊號控制器、一物聯網介面及一紅外線LED陣列板；該光感測器感應一環境亮度產生一感應類比電壓，該訊號控制器係連接於該光感測器，且針對該感應類比電壓進行處理，該物聯網介面係連接於該訊號控制器，且提供使用者一操控介面來設定該紅外線LED陣列板的啟動/關閉切換點及該紅外線LED陣列板的亮度(功率)；該紅外線LED陣列板係連接於該訊號控制器，由該訊號控制器控制其啟動/關閉切換與亮度。

在一較佳實施例中，該光感測器為光敏電阻、光電二極體、光電晶體或光感測IC之其中一種，用來感測環境光源的亮度，並輸出正比於該環境光源亮度之一線性感測電流。

在一較佳實施例中，該紅外線LED陣列板包含至少一個紅外線LED陣列。

在一較佳實施例中，該物聯網介面為一攝影機影像信號處理器(Camera Image Signal Processor，Camera ISP)內嵌的一微處理器(MCU)，當使用者透過一輸入裝置進行該紅外線LED陣列板上紅外線LED陣列的啟動/關閉閾值(Threshold)及紅外線LED陣列亮度設定時，該設定係經由物聯網(Internet of Things，IoT)傳送至該攝影機影像信號處理器內部的微處理器，以產生一第一組脈寬調變(PWM)信號。

在一較佳實施例中，該物聯網介面的傳輸方式為直接透過攝影機視訊傳輸線、電源線、有線及無線網路(RF、紅外線、WiFi、Bluetooth、Zigbee…)等。

在一較佳實施例中，該輸入裝置為行動裝置、個人電腦、數位影像錄影機(DVR)、或其他輸入裝置。

在一較佳實施例中，該訊號控制器更包含：一負載電阻(Load resistor)、一類比低通濾波器(Analog Low Pass Filter)、一遲滯比較器(Hysteresis comparator)、一恆定電流源(Constant Current Source)、及一電流切換開關(Current Switch)；其中，該負載電阻一端接地，另一端接該光感測器且將該光感測器所輸出的線性感測電流轉換成一感應電壓輸出；該類比低通濾波器連接於該物聯網介面，以將該物聯網介面所輸出的一第一組脈寬調變(PWM)信號，轉換輸出正比於該第一組脈寬調變信號佔空比(duty cycle)之一直流(DC)電壓；該遲滯比較器係連接於該負載電阻與該類比低通濾波器，將該負載電阻輸出的感應電壓與該類比低通濾波器輸出的直流電壓比對，並輸出一數位邏輯(高/低)之電壓準位；該恆定電流源係連接於該遲滯比較器，並由該遲滯比較器輸出的數位邏輯電壓準位設定輸出與否；該電流切換開關係連接於該恆定電流源與該紅外線LED陣列板之間，並接收來自該物聯網介面所輸出的一第二組脈寬調變(PWM)信號，以改變該紅外線LED陣列的導通電流，該紅外線LED陣列的亮度將依據該第二組脈寬調變(PWM)信號的佔空比(duty cycle)來決定。

以下係藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之其他優點及功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本創作說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本創作可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本創作所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本創作所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

第1圖為本創作之本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置之結構示意圖。如第1圖所示，本創作之本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置包含：一光感測器100、一訊號控制器200、一物聯網介面300、及一紅外線LED陣列板400；該光感測器100感應一環境亮度產生一感應類比電壓，該訊號控制器200係連接於該光感測器100，且針對該感應類比電壓進行處理，該物聯網介面300係連接於該訊號控制器200，且提供使用者一操控介面來設定該紅外線LED陣列板400的啟動/關閉切換點及該紅外線LED陣列板400的亮度；該紅外線LED陣列板400係連接於該訊號控制器200，由該訊號控制器200控制其啟動/關閉切換與亮度。

在一較佳實施例中，該光感測器100可為一光敏電阻、一光電二極體、一光電晶體或一光感測IC；舉凡可以用來感測環境光源亮度的電子元件皆可。該光感測器100在感測環境光源亮度後，輸出正比於該環境光源亮度之一線性感測電流。

在一較佳實施例中，該紅外線LED陣列板400包含至少一個紅外線LED陣列。該紅外線LED陣列板上之外線LED陣列的開啟/關閉，以及其亮度(亦即，所耗用之功率)皆由該訊號控制200所控制。

在一較佳實施例中，該物聯網介面300為一攝影機影像信號處理器(Camera Image Signal Processor，Camera ISP)內嵌的一微處理器(MCU)，當使用者透過一輸入裝置進行該紅外線LED陣列板400上紅外線LED陣列的啟動/關閉閾值(Threshold)及紅外線LED陣列亮度設定時，該設定係經由物聯網(Internet of Things，IoT)傳送至該攝影機影像信號處理器內部的微處理器，以產生一第一組脈寬調變(PWM)信號PWM1。

在一較佳實施例中，該物聯網介面300的傳輸方式為直接透過攝影機視訊傳輸線、電源線、有線及無線網路(RF、紅外線、WiFi、Bluetooth、Zigbee…)等。換言之，現有的訊號資料傳輸方式皆可應用於本創作。

在一較佳實施例中，該輸入裝置為一行動裝置、一個人電腦、一數位影像錄影機(DVR)、或其他輸入裝置。任何具有輸入功能且可連接至物聯網的裝置皆可應用於本創作。

在一較佳實施例中，作為本創作之控制核心的該訊號控制器200更包含：一負載電阻(Load resistor)201、一類比低通濾波器(Analog Low Pass Filter)202、一遲滯比較器(Hysteresis comparator)203、一恆定電流源(Constant Current Source)204、及一電流切換開關(Current Switch)205。

其中，該負載電阻201之一端接地，另一端接該光感測器100。　由該光感測器100所輸出的線性感測電流經該負載電阻201，可轉換成一感應電壓輸出；該類比低通濾波器202連接於該物聯網介面300，以將該物聯網介面300所輸出的一第一組脈寬調變(PWM)信號PWM1，轉換輸出正比於該第一組脈寬調變信號PWM1佔空比(duty cycle)之一直流(DC)電壓。

該遲滯比較器203係連接於該負載電阻201與該類比低通濾波器202，將該負載電阻201輸出的感應電壓與該類比低通濾波器202輸出的直流電壓比對，並輸出一數位邏輯(高/低)之電壓準位；該恆定電流源204係連接於該遲滯比較器203，並由該遲滯比較器203輸出的數位邏輯電壓準位設定輸出與否。

該電流切換開關205係連接於該恆定電流源204與該紅外線LED陣列板400之間，並接收來自該物聯網介面300所輸出的一第二組脈寬調變(PWM)信號PWM2，以改變該紅外線LED陣列的導通電流，該紅外線LED陣列的亮度將依據該第二組脈寬調變信號PWM2的佔空比(duty cycle)來決定。

具體地，該類比低通濾波器202可為一電阻/電感(RC)電路；其構造簡單，且可降低成本。

如前所述，本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置的物聯網介面300所輸出的一第一組脈寬調變(PWM)信號PWM1，藉由該類比低通濾波器202轉換輸出為一正比於該第一組脈寬調變信號PWM1佔空比(duty cycle)之直流(DC)電壓。第2圖所示為本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置內之第一組PWM信號PWM1轉換直流(DC)電壓波形圖。舉例來說，如第2圖所示，當該第一組脈寬調變信號PWM1佔空比為25%時，其所輸出的直流電壓為1.25V；當該第一組脈寬調變信號PWM1佔空比為50%時，其所輸出的直流電壓為2.5V；當該第一組脈寬調變信號PWM1佔空比為75%時，其所輸出的直流電壓為3.75V。

值得說明的是，上述實施例中該第一組脈寬調變信號PWM1佔空比與該直流電壓的數值僅為範例說明，其實際數值之設定可依應用情境而改變。

同樣地，該紅外線LED陣列板400的亮度係由該物聯網介面300所輸出的一第二組脈寬調變(PWM)信號PWM2所調控，藉由控制該電流切換開關205以改變該紅外線LED陣列的導通電流；換言之，該紅外線LED陣列的亮度也是依據該第二組脈寬調變信號PWM2的佔空比(duty cycle)來決定。

第3圖所示為本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置內之第二組PWM信號與LED亮度關係圖。如第3圖所示，當該第二組脈寬調變信號PWM2佔空比為0%時，則該紅外線LED陣列的亮度為0；當該第二組脈寬調變信號PWM2佔空比為50%時，則該紅外線LED陣列的亮度為50%；當該第二組脈寬調變信號PWM2佔空比為80%時，則該紅外線LED陣列的亮度為80%；當該第二組脈寬調變信號PWM2佔空比為100%時，則該紅外線LED陣列的亮度為100%。

同樣地，上述實施例中該第二組脈寬調變信號PWM2佔空比與該紅外線LED陣列亮度的數值僅為範例說明，其實際數值之設定可依應用情境而改變。

值的說明的是，本創作透過PWM調光乃是基於人眼對亮度閃爍不夠敏感的特性，當LED時亮時暗，如果其亮暗的頻率超過100 Hz時，人眼看到的就是平均亮度。因此，PWM調光手段通過調整亮和暗的時間比例來實現。假設當LED導通時的最大電流為Imax。PWM佔空比為D時，LED的平均電流為D*Imax，因此只要改變PWM佔空比就可以改變LED兩端的平均電流。從而改變LED的亮度。同樣地，其他調光手段也可應用於本創作。

本創作亦提供一依據畫面亮度自動調整紅外線LED陣列切換閥值方法。第4圖所示為本創作之一種依據畫面亮度自動調整紅外線LED陣列切換閥值方法之流程圖。如第4圖所示，步驟S401為取得MAX_GAIN、Current_Gain、SCALE_FACTOR、HIGH_LIMIT、LOW_LIMIT等相關數值；其中，MAX_GAIN係為攝影機內可設定的最大AGC數值，為攝影機硬體規格參數；Current_Gain為目前的AGC數值，正常為0dB(增益為1)，環境越暗此值越高；SCALE_FACTOR為一比例因子，係為一使用者參數用以控制PWM輸出佔空比的變化率，預設值為1；HIGH_LIMIT係為PWM輸出佔空比上限，係為一使用者參數，預設值為80%；LOW_LIMIT係為PWM輸出佔空比下限，係為一使用者參數，預設值為20%。值得說明的是，上述各預設值僅為範例說明，其實際數值之設定可依應用情境而改變。

步驟S402為計算PWM1，其計算方式為：

步驟S403為判斷PWM是否超出其佔空比上限，若超出上限，則將其設為該上限值，如步驟S404所示；否則，執行步驟S405為判斷PWM是否低於其佔空比下限，若低於下限，則將其設為該下限值，如步驟S406所示。

步驟S407為輸出PWM1訊號已控制該紅外線LED陣列的直流電壓的位準。

然而，上述實施例僅例示性說明本創作之功效，而非用於限制本創作，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。此外，在上述該些實施例中之元件的數量僅為例示性說明，亦非用於限制本創作。因此本創作之權利保護範圍，應如以下之申請專利範圍所列。

100‧‧‧光感測器

200‧‧‧訊號控制器

201‧‧‧負載電阻

202‧‧‧類比低通濾波器

203‧‧‧遲滯比較器

204‧‧‧恆定電流源

205‧‧‧電流切換開關

300‧‧‧物聯網介面

400‧‧‧紅外線LED陣列板

S401~S407‧‧‧步驟

第1圖為本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置之結構示意圖。第2圖所示為本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置內之第一組PWM信號轉換直流(DC)電壓波形圖。第3圖所示為本創作之一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置內之第二組PWM信號與LED亮度關係圖。第4圖所示為本創作之一種依據畫面亮度自動調整紅外線LED陣列切換閥值方法之流程圖。

Claims

一種具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，包含：一光感測器、一訊號控制器、一物聯網介面及一紅外線LED陣列板；該光感測器感應一環境亮度產生一感應類比電壓；該訊號控制器係連接於該光感測器，且針對該感應類比電壓進行處理；該物聯網介面係連接於該訊號控制器，且提供使用者一操控介面來設定該紅外線LED陣列板的啟動/關閉切換點及該紅外線LED陣列板的亮度；該紅外線LED陣列板係連接於該訊號控制器，由該訊號控制器控制其啟動/關閉切換與亮度。
如申請專利範圍第 1 項所述之具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，其中，該光感測器為光敏電阻、光電二極體、光電晶體或光感測IC之其中一種，用來感測環境光源的亮度，並輸出正比於該環境光源亮度之一線性感測電流。
如申請專利範圍第 1 項所述之具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，其中，該紅外線LED陣列板包含至少一個紅外線LED陣列。
如申請專利範圍第 1 項所述之具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，其中，該物聯網介面為一攝影機影像信號處理器內嵌的一微處理器，當使用者透過一輸入裝置進行該紅外線LED陣列板上紅外線LED陣列的啟動/關閉閾值及紅外線LED陣列亮度設定時，該設定係經由物聯網傳送至該攝影機影像信號處理器內部的微處理器，以產生一第一組脈寬調變信號。
如申請專利範圍第 4 項所述之具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，其中，該物聯網介面的傳輸方式為直接透過攝影機視訊傳輸線、電源線、有線及無線網路(RF、紅外線、WiFi、Bluetooth、Zigbee…)之其中一種。
如申請專利範圍第 4 項所述之具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，其中，該輸入裝置為行動裝置、個人電腦、數位影像錄影機(DVR)、或其他輸入裝置之其中一種。
如申請專利範圍第 4 項所述之具由物聯網控制能力的攝影紅外線LED燈板裝置，其中，該訊號控制器更包含：一負載電阻、一類比低通濾波器、一遲滯比較器、一恆定電流源、及一電流切換開關；其中，該負載電阻一端接地，另一端接該光感測器且將該光感測器所輸出的線性感測電流轉換成一感應電壓輸出；該類比低通濾波器連接於該物聯網介面，以將該物聯網介面所輸出的一第一組脈寬調變信號，轉換輸出正比於該第一組脈寬調變信號佔空比之一直流電壓；該遲滯比較器係連接於該負載電阻與該類比低通濾波器，將該負載電阻輸出的感應電壓與該類比低通濾波器輸出的直流電壓比對，並輸出一數位邏輯(高/低)之電壓準位；該恆定電流源係連接於該遲滯比較器，並由該遲滯比較器輸出的數位邏輯電壓準位設定輸出與否；該電流切換開關係連接於該恆定電流源與該紅外線LED陣列板之間，並接收來自該物聯網介面所輸出的一第二組脈寬調變信號，以改變該紅外線LED陣列的導通電流，該紅外線LED陣列的亮度將依據該第二組脈寬調變信號的佔空比來決定。