KR102064135B1 - 카메라의 이물질차단용 렌즈보호장치 및 그것이 설치된 비행체 - Google Patents

카메라의 이물질차단용 렌즈보호장치 및 그것이 설치된 비행체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지의 손실을 최소화하면서 렌즈에 이물질 등이 접근하는 것을 차단하도록 공기를 효과적으로 분사할 수 있는 구조의 이물질차단용 렌즈보호장치를 제공한다. 본 발명은, 전후방향으로 관통된 중심관통공의 둘레에 설치되는 환형벽과, 상기 환형벽의 둘레를 따라 일정간격으로 설치되고 소용돌이 구조를 가지도록 방사상 외측으로 연장된 복수의 가이드날개와, 복수의 상기 가이드날개의 사이사이에 상기 가이드날개가 각각 구획함으로써 각각 형성되고 단부가 전방을 향해 개방된 복수의 공기안내유로와, 복수의 상기 가이드날개를 외측 둘레에서 감싸고 공기가 회전하는 통로인 공기회전유로를 포함한다.

Description

카메라의 이물질차단용 렌즈보호장치 및 그것이 설치된 비행체{LENS PROTECTING DEVICE FOR BLOCKING FOREIGN MATERIALS IN CAMERA, AND FLIGHT VEHICLE EQUIPPED THEREWITH}
본 발명은 카메라의 이물질차단용 렌즈보호장치 및 그것이 설치된 비행체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론 등에 설치되는 카메라와 관련하여 이물질이 렌즈로 접근하거나 렌즈에 부착되어, 렌즈를 손상시키거나 촬영을 방해하는 문제를 해소할 수 있도록, 공기를 분사하여 렌즈를 보호하는 렌즈보호장치 및 그것이 설치된 비행체에 관한 것이다.
접근이 곤란한 지역이나 상공에서 지상의 영상을 획득하기 위해 드론 등 소형비형체에 카메라를 설치하여 흔히 촬영이 이루어진다.
이러한 비행체의 카메라는 통상의 타 분야 카메라와 같이 정밀한 영상을 획득하기 위해 공기 중에 부유하는 이물질이 렌즈로 침입하는 것을 방지할 필요가 있고, 비행체와 함께 카메라가 공중에서 이동시, 유동하는 공기의 영향을 크게 받게 될 것이므로 그러한 필요성은 더욱 커진다.
도 1은 카메라 렌즈를 이물질로부터 보호하기 위해 렌즈의 전방에서 공기를 분사하는 렌즈보호장치의 구조를 도시하는 것으로서, 등록특허 제10-0628662호에 기재된 것이다.
도 1을 참조하면, 카메라의 이미지센서의 전방에 투명창(1)이 설치되고, 투명창(1)의 전방으로 공기공급관(5)을 구비하는 후드(2)가 설치된다.
후드(2)의 내측에는 전방을 향해 아래로 약간 경사지게 공기를 분사하도록 환형의 공기분사공(4)이 형성된다.
이러한 공기분사공(4)은 공기유도체(3)의 선단부를 경사지게 형성하여 후드(2)의 내측에서 환형으로 경사진 부분과 조립됨으로써, 그 사이에 환형으로 경사지게 형성된다.
상기 공기유도체(3)는 둘레를 따라 공기공급관(5)의 공기가 환형으로 유동하면서 공기분사공(4)으로 배출되도록 안내한다.
공기분사공(4)을 통해 분사된 고압 공기는 공기차단공간(6)의 중앙부에 촛점을 이루도록 배출되어 외부로부터 먼지 및 이물질의 유입을 차단한다.
그러나, 지상에서 사용되는 카메라의 경우, 충분한 전력을 공급받을 수 있으므로 소비전력의 제약이 크지 않고 압축공기의 유동에 따른 손실을 고려할 필요가 없으나, 동력원의 동력이 한정된 비행체 등에 설치되는 카메라의 경우, 소비전력에 제한이 있고 송풍압도 충분하지 않으므로, 에너지의 손실을 최소화하면서 공기를 효과적으로 분사할 수 있는 구조를 필요로 한다.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 카메라의 렌즈를 보호하기 위해 에너지의 손실을 최소화하면서 렌즈에 이물질 등이 접근하는 것을 차단하도록 공기를 효과적으로 분사할 수 있는 구조의 이물질차단용 렌즈보호장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 전후방향으로 관통된 중심관통공의 둘레에 설치되는 환형벽과, 상기 환형벽의 둘레를 따라 설치되고 상기 환형벽을 중심으로 소용돌이 구조를 가지도록 방사상 외측으로 연장된 복수의 가이드날개와, 복수의 상기 가이드날개의 사이사이에 상기 가이드날개가 각각 구획함으로써 각각 형성되는 것으로서, 방사상 외측에서 상기 환형벽을 향해 모이도록 각각 연장되고 상기 환형벽을 따라 상기 중심관통공이 향하는 전방으로 연장되어 단부가 전방을 향해 개방된 복수의 공기안내유로와, 복수의 상기 가이드날개를 외측 둘레에서 감싸고 공기가 회전하는 통로로서, 회전하는 공기가 상기 복수의 가이드날개의 각 외단부에 의해 안내되어 각각의 상기 공기안내유로로 진입하게 되는 부분인 공기회전유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 상기 환형벽이, 상기 가이드날개가 세워진 상태에서 방사상으로 부착되고 상기 중심관통공이 형성되어 있는 베이스판으로부터 전방을 향해 돌출형성된 것이며, 상기 환형벽의 후단부와 상기 베이스판이 만나는 부분은 라운드진 곡면부가 상기 환형벽의 둘레를 따라 형성되어 환형을 이루며, 상기 가이드날개의 외단부가 상기 베이스판으로부터 세워진 상태에서 상기 공기회전유로의 회전방향 측으로 기울어지게 세워진 상태에서 상기 공기안내유로로 진입하는 공기를 안내하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 상기 공기안내유로 및 상기 공기회전유로를 사이에 두고 상기 베이스판과 대향하도록 상기 가이드날개에 밀착하여 설치되는 덮개판이 설치되되, 상기 덮개판은, 상기 환형벽의 전단부가 진입하는 원형창과, 상기 원형창의 둘레를 따라 상기 환형벽의 전단부와의 사이에 환형의 공기토출구가 형성되도록 전방을 향해 돌출된 환형돌부를 포함하고, 상기 공기토출구에 상기 복수의 공기안내유로의 단부가 위치하되, 공기를 상기 환형벽을 중심으로 나선방향으로 토출하도록 상기 복수의 공기안내유로의 단부가 상기 환형벽을 나선구조로 감고 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 상기 공기회전유로와 연속된 통로로서 상기 공기회전유로에 공기를 공급하는 공기진입로를 더 포함하고, 상기 공기회전유로는, 일측의 회전시작부에서 복수의 상기 가이드날개의 외측둘레를 따라 1회전하는 곡률을 가지되 단면적이 점진적으로 감소하는 것이며, 상기 공기진입로는 상기 공기회전유로의 일측에서 상기 회전시작부와 연통되고, 상기 공기진입로로부터 유입된 공기가 상기 회전시작부 이후의 상기 공기회전유로에서 상기 공기안내유로와 최초로 만나도록, 상기 공기진입로와 상기 공기회전유로를 연결한 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 상기 복수의 가이드날개의 각 외단부에, 상기 공기회전유로에서 공기가 회전하는 방향의 반대측으로 굽은 외단유동안내부가 형성되고, 상기 외단유동안내부는, 대향하는 상기 공기회전유로의 외측내면과 서로 나란하도록 형성되며, 상기 공기회전유로에서 공기가 회전하는 방향으로 갈수록, 상기 외단유동안내부는 상기 환형벽으로부터 점차적으로 더 외측에 위치하도록 상기 가이드날개의 길이가 방사상으로 점차 증가하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
다른 관점에서 본 발명은, 전술한 이물질차단용 렌즈보호장치와, 상기 렌즈보호장치가 전면에 설치되어 상기 중심관통공을 통해 렌즈부가 전방의 영상을 획득하는 카메라와, 상기 카메라가 설치되어 공중으로 부양 및 비행하는 비행본체를 포함하는 비행체를 제공하는 것을 또한 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 환형벽을 중심으로 소용돌이 구조를 가지는 복수의 가이드날개와, 복수의 가이드날개가 각각 구획함으로써 각각 형성된 복수의 공기안내유로와, 복수의 가이드날개를 외측 둘레에서 감싸고 회전하는 공기가 각각의 공기안내유로로 진입하게 되는 공기회전유로를 포함하고 있다.
이에 따라, 환형벽을 중심으로 환형의 둘레에 공기의 균일한 공급이 가능하고 공기토출구를 통한 공기토출이 둘레에서 환형으로 균일하게 이루어질 수 있는 바, 카메라 렌즈부의 전방에 이물질 차단을 위한 양호한 에어커튼의 형성이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치는, 공기진입로에서 공기회전유로로 진입하고, 이후, 공기회전유로를 따라 회전하는 공기가 공기안내유로에 진입하여 토출되는 과정에서, 전체적인 공기유동궤적이 꺾이지 않고 완만한 유선의 흐름을 형성할 수 있는 바, 유동하는 공기의 에너지 손실이 최소화될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 소비전력의 제한으로 인해 송풍압이 충분하지 않은 드론 등에서, 에너지의 손실을 최소화하면서 이물질 차단용 공기를 효과적으로 분사할 수 있는 장치로 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 형태의 구성에서는, 공기진입로가 공기회전유로의 일측에서 회전시작부와 연통되고, 공기진입로로부터 유입된 공기가 회전시작부 이후의 공기회전유로에서 공기안내유로와 최초로 만나도록, 공기진입로와 공기회전유로를 연결하고 있다.
이에 따라, 공기토출구를 통해 토출되는 공기가 중심관통공을 중심으로 하는 둘레에서 보다 더 균일한 공기압 및 토출량을 가질 수 있으므로, 공기토출구를 통해 형성되는 에어커튼의 형상이 보다 양호하게 생성될 수 있고, 부분적으로 난류 등 유동불량상태의 발생을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 구성에서는, 복수의 가이드날개의 각 외단부에 외단유동안내부가 형성되고, 상기 외단유동안내부가 환형벽으로부터 점차적으로 더 외측에 위치하도록 가이드날개의 길이가 방사상으로 점차 증가하도록 구성되어 있다.
이에 따라, 공기회전유로로부터 공기안내유로로 진입하는 공기를 외단유동안내부가 안내하여, 공기회전유로에서의 층류흐름이 유지될 수 있도록 안내하고 가이드날개의 외단부의 후면에서 와류 또는 난류의 발생을 차단 또는 최소화함으로써, 유동하는 공기의 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
도 1는 종래 렌즈의 전방에 공기를 분사하는 렌즈보호장치의 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치의 전체 구성을 도시하는 분해사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치의 단면구성을 도시하는 측단면 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치의 평면구성을 도시하는 평면 구성도
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 이물질차단용 렌즈보호장치에 따라 공기회전유로 및 공기진입로의 구성을 도시하는 평면 구성도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 이물질차단용 렌즈보호장치에 따라 외단유동안내부가 설치된 구성을 도시하는 평면 구성도
도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 이물질차단용 렌즈보호장치에서 외단유동안내부가 설치되지 않은 경우와 설치된 경우에서, 가이드날개의 외단부의 후방에 와류가 발생하는 상황을 설명하는 설명도
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치(20)는, 전후방향으로 관통된 중심관통공(31)의 둘레에 설치되는 환형벽(30)과, 상기 환형벽(30)의 둘레를 따라 설치되고 환형벽(30)을 중심으로 소용돌이 구조를 가지도록 방사상 외측으로 연장된 복수의 가이드날개(40)와, 복수의 가이드날개(40)의 사이사이에 가이드날개(40)가 각각 구획함으로써 각각 형성되는 것으로서, 방사상 외측에서 환형벽(30)을 향해 모이도록 각각 연장되고 환형벽(30)을 따라 중심관통공(31)이 향하는 전방으로 연장되어 단부가 전방을 향해 개방된 복수의 공기안내유로(50)와, 복수의 가이드날개(40)를 외측 둘레에서 감싸고 공기가 회전하는 통로로서 회전하는 공기가 복수의 가이드날개(40)의 각 외단부에 의해 안내되어 각각의 공기안내유로(50)로 진입하게 되는 부분인 공기회전유로(60)를 포함한다.
또한, 상기 공기회전유로(60)와 연속되도록 연결되어 공기회전유로(60)에 공기를 공급하는 공기진입로(70)가 더 설치된다.
상기 환형벽(30)은 전후방향으로 관통된 중심관통공(31)의 둘레에 설치되는 것으로서, 베이스판(71)을 관통하는 중심관통공(31)이 형성되어 카메라(10)에서 렌즈부(11)의 촬영통로가 될 수 있도록 하고, 베이스판(71)으로부터 중심관통공(31)을 중심으로 원통형상으로 전방을 향해 돌출되도록 연장되어 있다.
본 실시예에서 전방 및 후방은 중심관통공(31)을 통과하는 방향을 기준으로 앞쪽과 뒤쪽을 각각 의미한다.
상기 환형벽(30)은 원통형상을 이루고 있으나, 베이스판(71)과 접하는 부분에는 직각의 코너부가 형성되지 않고, 환형벽(30)의 후단부와 베이스판(71)이 만나는 부분이 라운드진 곡면부(72)로 형성된다.
이에 따라, 환형벽(30)이 베이스판(71)과 연결된 부분은 그 직경이 후방으로 갈수록 점차 넓어지도록 베이스판(71)과 곡면으로 연결되는 것으로서, 상기 라운드진 곡면부(72)도 상기 환형벽(30)의 둘레를 따라 형성되므로 환형을 이루고 있다.
상기 라운드진 곡면부(72)는 공기안내유로(50) 중 전방을 향해 유동방향의 급격한 변동이 있는 부분에서, 원활한 곡면으로 형성할 수 있도록 하여, 유로의 급격한 변화를 완화시킨다.
상기 환형벽(30)의 둘레에는 가이드날개(40)가 베이스판(71)을 기준으로 세워진 상태에서 환형벽(30)에 방사상으로 부착된다. 다만, 가이드날개(40)가 베이스판(71)으로부터 수직으로 세워진 상태가 아니고, 공기회전유로(60)에서의 공기유동방향 측으로 도 4의 경사각(α)과 같이 경사져 누운 상태로 세워져 있다.
상기 가이드날개(40)는 환형벽(30)의 둘레를 따라 일정간격으로 설치되고 환형벽(30)을 중심으로 소용돌이 구조를 가지도록 방사상 외측으로 연장되도록 복수개가 설치된다.
복수의 가이드날개(40)는 환형벽(30)의 둘레에 일정간격으로 설치되되, 10~20개 범위의 개수로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 가이드날개(40)는, 도 4에서 도시하는 바와 같이 가이드날개(40)의 외단부(41)가 베이스판(71)으로부터 세워진 상태에서 공기회전유로(60)의 회전방향 측으로 기울어지게 세워진 상태에서 공기안내유로(50)로 진입하는 공기를 안내한다. 이에 따라 각 가이드날개(40) 각각의 전체 형상이 비틀어진 곡면을 가진 형상을 이룬다.
공기회전유로(60)의 회전방향 측으로 기울어지게 세워진 구성으로 인해, 가이드날개(40)가 가이드날개(40) 사이의 공기안내유로(50)로 진입하는 공기와 수직으로 맞서지 않고 가이드날개(40)의 기울어진 면을 타고 공기유동이 안내되어, 공기유동방향의 전환 시 원활한 층류유동을 유도하고 에너지 손실을 줄인다.
각 가이드날개(40)의 내단부(43)는 환형벽(30)의 외면에 부착된 상태로 전방을 향해 연장되도록 설치되며, 가이드날개(40)의 내단부(43)가 환형벽(30)의 길이방향을 따라 수직으로 연장되지 않고, 환형벽(30)의 길이방향에 대하여 경사를 가지도록 연장된다. 환형벽(30)의 길이방향은 중심관통공(31)이 향하는 방향과 동일하다.
이에 따라, 복수의 가이드날개(40)의 내단부(43)는 전체적으로 환형벽(30)을 나선형상으로 감은 구조를 이루게 된다. 이때, 가이드날개(40)의 내단부(43)가 환형벽(30)의 길이방향에 대하여 이루는 경사는 5~30°의 범위일 수 있다.
상기 공기안내유로(50)는 복수의 가이드날개(40)의 사이사이에 가이드날개(40)가 각각 구획함으로써 각각 형성되어 공기가 진입하여 유동하는 통로이다.
공기안내유로(50)는 가이드날개(40)와 같이 환형벽(30)을 중심으로 방사상으로 복수개가 연장형성된 것이고, 방사상 외측에서 환형벽(30)을 향해 모이도록 각각 연장되어 공기가 환형벽(30) 측으로 유동하여 모일 수 있다.
공기안내유로(50)의 내단부, 즉 환형벽(30)의 주변에서 형성된 부분은 가이드날개(40)의 내단부(43)에 의해 형성되는 것으로서, 환형벽(30)을 따라 중심관통공(31)이 향하는 전방으로 연장되어 단부가 전방을 향해 개방된 상태로 공기의 토출이 이루어진다.
한편, 상기 공기회전유로(60)는 복수의 가이드날개(40)를 외측 둘레에서 감싸고 공기가 회전하는 통로이다.
상기 공기회전유로(60)를 따라 회전하는 공기는 공기회전유로(60)가 감싸는 내측으로 복수의 가이드날개(40)가 순차적으로 배열되어 있으므로, 복수의 가이드날개(40)의 각 외단부(41)에 공기가 부딪히면서 공기가 안내되어 각각의 공기안내유로(50)로 진입한다.
공기회전유로(60)는 일측의 회전시작부(62)에서 복수의 가이드날개(40)의 외측둘레를 따라 1회전하고, 단면적이 점진적으로 감소하는 곡률을 가진다.
공기회전유로(60)는 회전하면서 순차적으로 공기안내유로(50)로 공기를 순차공급한 후 점차 감소하는 공기량을 고려하여, 공기의 압력 및 속도를 일정하게 유지할 수 있도록 단면적이 점진적으로 감소하고 있으며, 최종적으로 마지막 공기안내유로(50)에서 단면적이 가장 작아지면서 공기를 마지막 공기안내유로(50)에 공급한 상태로 끝나도록 설치된다.
상기 공기진입로(70)는 공기회전유로(60)와 연속된 통로로서 공기회전유로(60)에 공기를 공급하는 유동통로이다.
공기진입로(70)는 공기회전유로(60)의 일측에서 회전시작부(62)와 연통된 직선유동구간이며, 송풍기(미도시)의 공기공급관이 연결되어 공기를 공급받는 부분이다. 만일, 공기진입로(70)가 설치되지 않은 구성일 경우, 송풍기의 공기공급관은 공기회전유로(60)와 직접 연결될 수 있다.
한편, 상기 공기안내유로(50) 및 공기회전유로(60)를 사이에 두고 베이스판(71)과 대향하도록 가이드날개(40)에 밀착하는 덮개판(75)이 설치된다.
덮개판(75)이 가이드날개(40)를 덮어 설치됨으로써, 공기안내유로(50) 및 공기회전유로(60)가 비로소 공기가 유동하여 진행하는 통로로 완성될 수 있다.
상기 덮개판(75)은, 환형벽(30)의 전단부가 진입하는 원형창(76)과, 상기 원형창(76)의 둘레를 따라 환형벽(30)의 전단부와의 사이에 환형의 공기토출구(80)가 형성되도록 전방을 향해 돌출된 환형돌부(77)를 포함한다.
전술한 바와 같이 복수의 공기안내유로(50)의 단부가 환형벽(30)을 나선구조로 감고 있고, 공기토출구(80)에 복수의 공기안내유로(50)의 단부가 위치함으로써, 공기를 환형벽(30)을 중심으로 나선방향으로 토출할 수 있다.
이에 따라, 중심관통공(31)의 둘레에서 환형의 공기토출구(80)를 통해 중심관통공(31)의 전방으로 나선형태의 공기분사가 이루어져 에어커튼이 형성될 수 있다.
또한, 환형벽(30)의 전단부 끝단과 환형돌부(77)의 전단부 끝단에는, 토출되는 공기가 콘(Cone)형상(원뿔형상)을 이룰 수 있도록, 공기유동을 유도하는 경사유도면(33,77a)이 형성된다.
경사유도면(33,77a)은 환형벽(30)의 전단부 끝단 중 외측모서리가 깎이고, 환형돌부(77)의 전단부 끝단 중 내측모서리가 환형으로 경사지게 중심방향으로 돌출되어 형성된다.
본 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치(20)는 공기진입로(70)로부터 공급된 공기가 공기회전유로(60)를 따라 1회전하면서 순차적으로 각 공기안내유로(50)에 공기를 공급할 수 있도록 구성됨으로써, 환형벽(30)을 중심으로 환형의 둘레에 공기의 균일한 공급이 가능하고 공기토출구(80)를 통한 공기토출이 둘레에서 대체로 균일하게 이루어질 수 있다.
또한, 공기진입로(70)에서 공기회전유로(60)로 진입하고, 이후, 공기회전유로(60)를 따라 회전하는 공기가 공기안내유로(50)에 진입하여 토출되는 과정에서, 전체적인 공기유동궤적이 꺾이지 않고 완만한 유선의 흐름을 형성할 수 있는 바, 유동하는 공기의 에너지 손실이 최소화될 수 있다.
만일, 공기의 유동궤적에 급격한 유로의 꺾임이 발생하거나 벽면에 직접 부딪히도록 형성된 경우, 공기의 흐름이 부분적으로 층류에서 난류로 변경되고 에너지의 손실이 발생한다.
따라서, 본 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치(20)는, 탑재된 한정된 동력원으로부터 전력을 공급받아 송풍이 이루어지고 소비전력의 제한에 기인하여 송풍압이 충분하지 않은 드론 등 비행체에서, 에너지의 손실을 최소화하면서 이물질 차단용 공기를 효과적으로 분사할 수 있는 장치로써 적합하다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치(20)의 구성을 도시하고 있다.
본 실시예에서는 전술한 구성과 비교하여 공기진입로(70)가 공기회전유로(60)와 연결되는 구성에 차이를 가진다.
즉, 상기 공기진입로(70)는 공기회전유로(60)의 일측에서 회전시작부(62)와 연통되되, 공기진입로(70)의 연장선 상에서 가이드날개(40) 및 공기안내유로(50)가 만나지 않도록 구성한 것이다.
이는 공기진입로(70)로부터 유입된 공기가 회전시작부(62) 이후의 공기회전유로(60)에서 공기안내유로(50)와 최초로 만나도록, 공기진입로(70)와 공기회전유로(60)를 연결한 것이다.
전술한 구성과 같이, 공기진입로(70)를 통해 진입하는 공기의 일부가 공기회전유로(60)의 시작위치 부근에 설치된 일부 가이드날개(도 4의 40a,40b) 및 공기안내유로(도 4의 50a)를 직접 만나는 경우, 그 해당 공기안내유로(도 4의 50a)는 공기진입로(70)를 막 빠져나온 후 압력손실이 발생하지 않은 공기유동을 만나 공기가 진입하게 되므로, 충분한 압력 및 유량의 공기를 공급받게 된다.
이러한 구성의 경우, 공기회전유로(60)의 시작위치에 설치된 공기안내유로(50)와, 그 시작위치 이후의 위치, 예컨대 종료위치에 설치된 공기안내유로(50)를 통한 공기의 유동량 사이에 편차가 상대적으로 크게 발생하게 되는 바, 공기토출구(80)를 통해 토출되는 공기는 중심관통공(31)을 중심으로 하는 둘레에서 토출압에 불균형이 발생되고 에어커튼의 형성이 불안정해지고 부분적인 난류 발생의 위험이 있으며, 토출압이 낮은 부분으로 이물질의 유입이 발생할 수도 있다.
본 실시예는 그러한 문제의 해소를 위한 것으로서, 도 5와 같이, 공기안내유로(50)를 통한 공기의 진입은 공기진입로(70)로부터 직접 이루어지지 않도록 하고, 공기회전유로(60)를 통한 회전이 시작된 이후에 공기안내유로(50)로 순차적으로 공기진입이 이루어진다.
공기가 공기회전유로(60)의 회전시작부(62)를 통과한 후, 공기회전유로(60)의 1회전에 따라 단면적이 점진적으로 감소하면서 공기회전유로(60)의 공기가 공기안내유로(50)로 순차적으로 공급됨으로써, 전체 공기안내유로(50)로 공급되는 공기압 및 공기량의 편차를 최소화시킬 수 있다.
이는 공기토출구(80)를 통해 토출되는 공기가 중심관통공(31)을 중심으로 하는 둘레에서 보다 더 균일한 공기압 및 토출량을 가지도록 하므로, 공기토출구(80)를 통해 형성되는 에어커튼의 형상이 보다 양호한 상태로 생성될 수 있고, 부분적으로 난류 등 유동불량상태가 발생하는 문제를 최소화시킬 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치(20)의 구성을 도시하는 것으로서, 각 가이드날개(40)의 외단부(41)에 외단유동안내부(41a)가 각각 설치된 구성을 도시하고 있다.
즉, 복수의 가이드날개(40)의 각 외단부(41)는, 공기회전유로(60)에서 공기가 회전하는 방향의 반대측으로 굽은 외단유동안내부(41a)가 형성되고, 상기 외단유동안내부(41a)는, 대향하는 공기회전유로(60)의 외측내면(63)과 서로 나란하도록 형성된다.
상기 가이드날개(40)의 외단부(41)가 도 7의 (a)와 같이 통상의 판상체의 단부와 같이 방사방향을 향해 공기회전유로(60) 상으로 노출된 경우, 가이드날개(40) 주변에서 유동하며 공기안내유로(50)로 진입하는 공기는, 가이드날개(40)의 외단부(41)의 후면 주위에서 와류 또는 난류(A)를 발생시키고 이 와류 또는 난류(A)의 발생영역은 국부적으로 압력이 낮아지고 공기유동을 방해함으로써, 유동하는 공기의 에너지 손실을 초래한다.
이에 따라, 상기 외단유동안내부(41a)의 설치로 인해, 공기회전유로(60)로부터 공기안내유로(50)로 진입하는 공기를 외단유동안내부(41a)가 안내하여, 공기회전유로(60)에서의 층류흐름이 유지될 수 있도록 안내하고 가이드날개(40)의 외단부(41)의 후면에서 와류 또는 난류(A)의 발생을 방지 또는 최소화함으로써, 유동하는 공기의 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 도 6을 참고하면, 상기 공기회전유로(60)에서 공기가 회전하는 방향으로 갈수록, 상기 외단유동안내부(41a)는 환형벽(30)으로부터 점차적으로 더 외측에 위치하도록 가이드날개(40)의 길이가 방사상으로 점차 증가하도록 형성된다.
이러한 구성은, 공기회전유로(60)를 회전하는 공기가 유동길이가 증가함에 따라 공기압이 점차적으로 손실되고 외단유동안내부(41a)의 설치로 인해 공기안내유로(50)로 공기가 진입함에 방해를 받을 수 있어, 공기가 공기안내유로(50)로 보다 용이하게 진입하도록 안내하고 있다.
즉, 하나의 공기안내유로(50)에서 그 공기안내유로(50)를 구성하는 양측 가이드날개(40) 중, 후방에 위치한 가이드날개(40)가 더 길게 형성되어 후방의 외단유동안내부(41a)가 더 외측에 위치한 상태에서 공기회전유로(60)에서 회전하는 공기를 포획하는 역할을 할 수 있으며, 공기안내유로(50)의 입구를 열어주는 역할도 하므로, 공기안내유로(50)로 공기가 용이하게 진입할 수 있도록 한다.
공기회전유로(60)에서 가장 처음 위치하는 외단유동안내부(41a)와, 마지막 위치하는 외단유동안내부(41a) 사이는 도 6에서 표시한 바와 같이 h의 위치차를 가진다.
한편, 본 발명은 비행체인 드론에 설치되는 카메라(10)에서 렌즈부(11)에 이물질이 접근하거나 부착되는 것을 차단하기 위해 설치될 수 있다.
공중으로 부양 및 비행하는 비행본체(미도시)에 도 2의 렌즈부(11)를 구비한 카메라(10)가 설치되고, 그 렌즈부(11)에 본 실시예의 렌즈보호장치(20)가 설치된다.
도 2를 참고하면, 렌즈부(11)의 전면에 설치되는 본 실시예의 렌즈보호장치(20)는 중심관통공(31)을 통해 렌즈부(11)가 전방의 영상을 획득할 수 있도록, 렌즈부(11)와 중심관통공(31)을 일치시키고, 볼트(15)에 의해 카메라(10)에 고정시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 렌즈보호장치(20)에 공기를 공급하는 소형의 송풍기는 비행본체에 설치되어 공기공급관이 송풍기와 공기진입로(70)를 연결한다.
드론 등 비행체는 배터리를 구비하여 전력을 공급하고, 공급할 수 있는 전력량에 제한이 따르므로, 비행체의 속도에 따라 송풍기의 공급풍량을 조절할 필요가 있다.
즉, 비행체의 높은 속도로 인해 카메라 주변 풍속이 큰 경우, 토출되는 공기에 의한 에어커튼이 불안정할 수 있으므로 송풍기의 풍량을 높이고, 비행체의 낮은 속도로 인해 주변 풍속이 작은 경우, 토출되는 풍량을 줄임으로서, 배터리의 전력을 절감할 필요가 있다.
한편, 본 발명은 드론 등 비행체 외에도 타 기술분야에서 카메라(10)의 렌즈부(11)를 보호하기 위해 설치될 수 있고, 전술한 작용효과를 얻을 수 있음은 물론이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
10; 카메라 11; 렌즈부
15; 볼트 20; 렌즈보호장치
30; 환형벽 31; 중심관통공
33; 경사유도면 40; 가이드날개
40a,40b; 가이드날개 41; 외단부
41a; 외단유동안내부 50; 공기안내유로
50a; 공기안내유로 60; 공기회전유로
62; 회전시작부 63; 외측내면
70; 공기진입로 71; 베이스판
72; 곡면부 75; 덮개판
76; 원형창 77; 환형돌부
77a; 경사유도면 80; 공기토출구

Claims (6)

  1. 전후방향으로 관통된 중심관통공(31)의 둘레에 설치되는 환형벽(30)과,
    상기 환형벽(30)의 둘레를 따라 설치되고 상기 환형벽(30)을 중심으로 소용돌이 구조를 가지도록 방사상 외측으로 연장된 복수의 가이드날개(40)와,
    복수의 상기 가이드날개(40)의 사이사이에 상기 가이드날개(40)가 각각 구획함으로써 각각 형성되는 것으로서, 방사상 외측에서 상기 환형벽(30)을 향해 모이도록 각각 연장되고 상기 환형벽(30)을 따라 상기 중심관통공(31)이 향하는 전방으로 연장되어 단부가 전방을 향해 개방된 복수의 공기안내유로(50)와,
    복수의 상기 가이드날개(40)를 외측 둘레에서 감싸고 공기가 회전하는 통로로서, 회전하는 공기가 상기 복수의 가이드날개(40)의 각 외단부(41)에 의해 안내되어 각각의 상기 공기안내유로(50)로 진입하게 되는 부분인 공기회전유로(60)를 포함하되,
    상기 공기회전유로(60)와 연속된 통로로서 상기 공기회전유로(60)에 공기를 공급하는 공기진입로(70)를 더 포함하고,
    상기 공기회전유로(60)는, 일측의 회전시작부(62)에서 복수의 상기 가이드날개(40)의 외측둘레를 따라 1회전하는 곡률을 가지되 단면적이 점진적으로 감소하는 것이며,
    상기 공기진입로(70)는 상기 공기회전유로(60)의 일측에서 상기 회전시작부(62)와 연통되고,
    상기 공기진입로(70)로부터 유입된 공기가 상기 회전시작부(62) 이후의 상기 공기회전유로(60)에서 상기 공기안내유로(50)와 최초로 만나도록, 상기 공기진입로(70)와 상기 공기회전유로(60)를 연결한 것을 특징으로 하는 이물질차단용 렌즈보호장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가이드날개(40)의 각 외단부는, 상기 공기회전유로(60)에서 공기가 회전하는 방향의 반대측으로 굽은 외단유동안내부(41a)가 형성되고,
    상기 외단유동안내부(41a)는, 대향하는 상기 공기회전유로(60)의 외측내면(63)과 서로 나란하도록 형성되며,
    상기 공기회전유로(60)에서 공기가 회전하는 방향으로 갈수록, 상기 외단유동안내부(41a)는 상기 환형벽(30)으로부터 점차적으로 더 외측에 위치하도록 상기 가이드날개(40)의 길이가 방사상으로 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 이물질차단용 렌즈보호장치
  3. 전후방향으로 관통된 중심관통공(31)의 둘레에 설치되는 환형벽(30)과,
    상기 환형벽(30)의 둘레를 따라 설치되고 상기 환형벽(30)을 중심으로 소용돌이 구조를 가지도록 방사상 외측으로 연장된 복수의 가이드날개(40)와,
    복수의 상기 가이드날개(40)의 사이사이에 상기 가이드날개(40)가 각각 구획함으로써 각각 형성되는 것으로서, 방사상 외측에서 상기 환형벽(30)을 향해 모이도록 각각 연장되고 상기 환형벽(30)을 따라 상기 중심관통공(31)이 향하는 전방으로 연장되어 단부가 전방을 향해 개방된 복수의 공기안내유로(50)와,
    복수의 상기 가이드날개(40)를 외측 둘레에서 감싸고 공기가 회전하는 통로로서, 회전하는 공기가 상기 복수의 가이드날개(40)의 각 외단부(41)에 의해 안내되어 각각의 상기 공기안내유로(50)로 진입하게 되는 부분인 공기회전유로(60)를 포함하고,
    상기 환형벽(30)은, 상기 중심관통공(31)이 형성되어 있는 베이스판(71)으로부터 전방을 향해 돌출형성되고, 상기 가이드날개(40)가 세워진 상태에서 방사상으로 부착되어 있으며,
    상기 환형벽(30)의 후단부와 상기 베이스판(71)이 만나는 부분은 라운드진 곡면부(72)가 상기 환형벽(30)의 둘레를 따라 형성되어 환형을 이루며,
    상기 가이드날개(40)의 외단부(41)가 상기 베이스판(71)으로부터 세워진 상태에서 상기 공기회전유로(60)의 회전방향 측으로 기울어지게 세워진 상태에서 상기 공기안내유로(50)로 진입하는 공기를 안내하고,
    상기 공기안내유로(50) 및 상기 공기회전유로(60)를 사이에 두고 상기 베이스판(71)과 대향하도록 상기 가이드날개(40)에 밀착하여 설치되는 덮개판(75)이 설치되되,
    상기 덮개판(75)은,
    상기 환형벽(30)의 전단부가 진입하는 원형창(76)과,
    상기 원형창(76)의 둘레를 따라 상기 환형벽(30)의 전단부와의 사이에 환형의 공기토출구(80)가 형성되도록 전방을 향해 돌출된 환형돌부(77)를 포함하고,
    상기 공기토출구(80)에 상기 복수의 공기안내유로(50)의 단부가 위치하되, 공기를 상기 환형벽(30)을 중심으로 나선방향으로 토출하도록 상기 복수의 공기안내유로(50)의 단부가 상기 환형벽(30)을 나선구조로 감고 있는 것을 특징으로 하는 이물질차단용 렌즈보호장치
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 이물질차단용 렌즈보호장치(20)와,
    상기 렌즈보호장치(20)가 전면에 설치되어 상기 중심관통공(31)을 통해 렌즈부(11)가 전방의 영상을 획득하는 카메라(10)와,
    상기 카메라(10)가 설치되어 공중으로 부양 및 비행하는 비행본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈보호장치가 설치된 비행체
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