KR102195145B1 - 렌즈의 보호 및 클리닝장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 카메라 렌즈의 커버 및 세정과 관련된 것으로서, 카메라가 배치되는 부위에 개구부가 형성되는 케이싱(200)과, 상기 개구부에 선택적으로 배치되며 상호 연결되어 함께 이송되는 렌즈부(310)와 커버부(320)를 구비하는 작동부재(300)와, 상기 개구부의 일측에 배치되어 렌즈부재의 수납시 표면의 오염물을 제거하는 스위퍼부(220)와, 상기 스위퍼부 측에 송풍하여 렌즈부 표면 및 스위퍼부의 외면에서 오염물을 이탈시켜 외부로 배출하도록 하는 블로워(520)를 포함하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치를 제공한다.

Description

렌즈의 보호 및 클리닝장치{LENS CLEANING APPARATUS WITH PROTECTION FUNCTION}

본 발명은 렌즈의 커버 및 세정과 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 카메라 등에 사용되어 외부로 노출되는 렌즈를 오염으로부터 보호하는 동시에 오염물질을 세정할 수 있는 렌즈의 보호 및 클리닝장치에 관한 것이다.

렌즈는 광학적 집속이나 확산 등 다양한 목적을 위하여 다양한 분야에 사용되고 있으며, 최근에는 소형 카메라의 대중적인 보급으로 인하여 그 활용 영역은 매우 넓다.

소형 카메라는 현재 스마트폰 및 패드와 같은 정보 통신 기기뿐만 아니라 자동차, 교통, 무인 항공기(드론)와 같은 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.

특히, 미래형 자동차 산업에서는 스마트 자동차(smart car)의 확산과 자동차 부품의 전장화에 따른 자동차의 눈과 같은 역할을 수행할 수 있는 카메라가 자동차의 핵심 부품으로 떠오르고 있으며, 이에 부응하여 각종 도로시설물에도 스마트 도로의 구축을 위한 카메라들이 설비되고 있는 추세이다.

하지만, 외부 환경에 노출되는 소형 카메라는 비 또는 안개가 낀 습한 상황에서 사용 시, 카메라의 렌즈 표면에 생성된 액적(droplet)들이 카메라의 성능을 떨어트려 영상획득의 정확성을 떨어뜨리는 문제가 있다. 이는 분진이나 오염물이 많은 도로에 인접된 환경에서 더욱 심화된다.

이렇게 렌즈의 오염으로 인한 영상획득의 문제는 주행 중 운전자의 안전을 위협할 수 있을 뿐만 아니라 대형 자동차 사고를 불러올 수도 있다. 이 때문에 교통이나, 자동차 및 무인 항공기와 같은 산업 분야에서 사용되는 소형 카메라에는 반드시 렌즈의 표면에 발생한 분진이나 액적을 제거하는 기술이 필요하다.

근래 렌즈의 오염물 제거를 위하여 압축공기를 분사하거나 세정액을 분사하는 방식이 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 시설의 경우 압축 공기나 액체를 분사하는 노즐과 펌프 등의 공급장치 등과 같은 기구적인 설비의 소형화가 어렵고 다양한 유형의 카메라에 적용되기에는 유연성이 떨어지는 문제가 있다.

한국공개특허 제10-2017-0137359호는 종래기술의 자동차용 카메라 렌즈 세척장치이며, 도 1은 이에 대한 정면도이다.

구체적으로 살펴보면, 카메라는 일반적으로 사용되는 고성능 렌즈로 구성될 수 있으며, 고분자 수지 계열의 하우징(10)에 둘러싸인 형태로 차량의 외면에 배치될 수 있다. 하우징(10)는 외면에 생성된 개구부에 배치된 카메라 렌즈(11)를 포함한다. 상기 세정수 공급부는 세정수를 공급하는 세정 펌프, 세정수의 이동 경로인 도관, 세정수를 배출하는 세정 노즐(130), 및 압축 공기를 배출하는 공기 노즐(150)을 포함하고, 하우징의 내부에 배치되는 전자밸브를 통해 세정수 및 공기의 공급량을 조절할 수 있다.

이러한 구조를 가지는 카메라 세척장치는 상기한 바와 같이 세정펌프, 도관, 전자밸브 등의 구성을 위하여 복잡성이 있으며 이는 생산비용의 상승과 유지보수의 까다로움으로 이어진다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 카메라의 보호와 렌즈의 보호는 물론 렌즈의 청결상태를 상시적으로 유지할 수 있도록 하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 카메라가 배치되는 부위에 개구부가 형성되는 케이싱(200)과, 상기 개구부에 선택적으로 배치되며 상호 연결되어 함께 이송되는 렌즈부(310)와 커버부(320)를 구비하는 작동부재(300)와, 상기 개구부의 일측에 배치되어 렌즈부재의 수납시 표면의 오염물을 제거하는 스위퍼부(220)와, 상기 스위퍼부 측에 송풍하여 렌즈부 표면 및 스위퍼부의 외면에서 오염물을 이탈시켜 외부로 배출하도록 하는 블로워(520)를 포함하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치를 제공한다.

추가적으로, 상기 케이싱의 일측 내부에 형성되고 블로워가 배치되는 챔버부(230)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 챔버부와 외기를 연통시키되 외기로부터 오염물의 유입을 방지하는 필터부(510)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 블로워로부터의 송풍압이 스위퍼부의 외면에 전달되도록 하는 노즐부(530)를 더 포함한다.

상기 블로워는, 렌즈부의 수납 과정에서 흡입된 공기를 스위퍼부 측으로 송풍하여 스위퍼부 외면에 오염물의 누적을 방지하고, 렌즈부의 수납이 완료되면 챔버부 내부의 공기를 외부로 배출시켜 챔버부의 청정을 유지하도록 하여 클리닝 기능을 완전하게 할 수 있다.

상기된 본 발명의 구성에 따라, 커버부와 렌즈부를 일체로 구성하여 선택적으로 작동할 수 있도록 함으로써 렌즈의 보호 및 개방을 위한 복잡한 조작을 줄여 편리성이 향상되는 효과가 있다.

특히 외부로 상시 노출되는 카메라에서 오염을 최소화하도록 하면서도, 개폐동작에 따라 렌즈의 클리닝이 수행될 수 있어 장비의 내구성이 향상되며, 마찰력에 의한 오염물의 이탈과 송풍압에 의한 제거가 가능하므로 클리닝 기능이 보장될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 자동차용 카메라 렌즈 세척장치에 대한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 기본적인 개념에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 렌즈의 보호 및 클리닝장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치에서 스와이핑과 노즐의 작동관계를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치를 상세히 설명한다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에서는 기본적으로 카메라가 배치되는 개구측에 렌즈부와 커버부가 선택적으로 배치되도록 이송되는 작동부재를 구비하고, 이송되는 과정에서 렌즈부의 클리닝이 가능한 렌즈의 보호 및 클리닝장치를 제공한다.

카메라는 통상 사진을 찍는 기기로 이해될 수 있는데, 본 발명에서 적용되는 카메라의 크기나 형상을 불문하며 필름카메라, 디지털카메라, 핀홀 카메라 등의 촬영방식에 제한되지 않고, 적외선카메라 등 소정의 영상정보를 생성할 수 있는 다양한 유형의 장치를 포함한다.

도 2는 본 발명의 기본적인 개념에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치의 구성도이다.

케이싱(200)은 최소한 카메라(100)의 전면을 덮는 형태로 이루어질 수 있는데, 여기서 카메라(100)의 전면이란 렌즈가 배치되어 촬상영역을 제한하지 않는 부위를 의미한다. 상기 케이싱(200)의 개구부(210)는 이러한 촬상영역을 개방한다. 여기서 개구부(210)의 개방의 의미는 물리적으로 개방된 것에만 한정되는 것은 아니며 가시광선 또는 전자기파의 투과성 재질이 배치되는 것도 포함한다.

상기 케이싱(200)의 개구부(210)를 중심에 두고 작동부재(300)는 상하 및/또는 좌우로 슬라이딩 이동되어 개구부(210)를 개폐한다. 이러한 작동부재(300)는 일측의 렌즈부(310)와 타측의 커버부(320)가 상호 결합되이 구성되며, 상기 렌즈부(310)와 커버부(320)는 함께 이동된다.

이러한 개념에 따라, 상기 렌즈부(310)와 커버부(320)는 선택적으로 개구부(210)측에 배치된다. 렌즈부(310)의 개구부(210)에 배치상태는 커버부(320)가 내부 공간에 수납되고 카메라(100)의 촬영 가능한 제1상태이고, 커버부(320)의 개구부(210)로의 배치상태는 렌즈부(310)가 케이싱(200) 내부 공간에 수납되고 카메라(100)가 차폐된 제2상태로 정의될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 작동부재(300)는 좌우로 슬라이딩 될 수 있는데, 이러한 이동은 상하 방향은 물론 중력에 대해 경사진 방향이나 회전되는 방향을 불문한다.

상기 케이싱(200)의 렌즈부(310)가 배치되는 측에는 스위퍼부(220)가 배치되어 렌즈부(310)의 슬라이딩 이동 과정에서 렌즈부(310)의 면, 더욱 정확하게는 외부를 지향하는 면에 부착된 수분이나 먼지 등의 오염물질들을 닦아내는 기능을 수행한다. 또한, 상기 스위퍼부(220)는 케이싱(200) 내부로 오염물이 유입되지 않도록 실링하는 기능을 동시에 수행할 수도 있을 것이다.

예를 들어, CCTV와 같은 경우 감시시간이 정해져 있다면, 감시하는 시간 동안은 렌즈부(310)가 개구부(210)에 배치되어 촬영을 수행하도록 하고, 감시가 중단 또는 종료되는 시간 동안은 커버부(320)가 개구부(210)가 배치되어 내부 공간을 외부와 차폐하는 동시에 렌즈부(310)가 수납되는 과정에서 스위퍼부(220)에 의하여 클리닝되도록 하는 것이다.

이러한 개념에 부가하여 렌즈부(310)의 연속적인 이동 과정에서 추가적인 오염을 방지하기 위하여 소정의 압축공기가 적용될 수 있을 것인바 이와 관련된 실시예는 후술한다.

도 3은 본 발명의 렌즈의 보호 및 클리닝장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 3의 (a)는 렌즈부(310)가 개구부(210)에 배치되는 제1상태를 나타내고 있다. 이러한 상태에서 스위퍼부(220)는 렌즈부(310)의 일측을 지지하는 상태로 배치되어 있으며, 커버부(320)는 개구부(210)의 타측 케이싱(200) 내부의 공간에 수납되어 있다.

도 3의 (b)는 커버부(320)가 개구부(210)에 배치되는 제2상태를 나타내고 있다. 이 상태에서 스위퍼부(220)는 렌즈부(310)의 수납 이동 과정에서 일측에서 타측방향으로 상대 이동하면서 외면에 묻은 오염물이 내부 공간으로 유입되지 않도록 하는 동시에 클리닝 기능을 수행하는 것이다.

이러한 제2상태에서는 케이싱(200) 내부 공간이 외부와 차폐되는데, 이는 광학적 차폐와 함께, 오염물의 유입이 방지되는 기능도 포함되는 것으로 이해될 수 있다.

도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치의 사시도이다.

본 발명의 기본적인 개념에 따라 스위퍼부(220)의 마찰력을 통하여 렌즈부(310)를 클리닝하는 경우에도 렌즈의 표면에 잔여되는 오염물이 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1상태에서 제2상태로 변경되면서 렌즈부(310)가 일측으로 이송되면 스위퍼부(220)에 의하여 클리닝되지 않은 잔여물들은 케이싱(200) 내부 공간에 잔존하여 수용된 상태의 렌즈부(310)를 2차적으로 오염시킬 수 있다. 또한, 스위퍼부(220)의 외면에서 닦여 모여있는 오염물들은 렌즈부(310)가 인출되는 과정에서 다시 렌즈부(310)의 표면을 오염시킬 수 있다. 이에 대한 구체적인 압축공기를 통한 클리닝 과정에 대해서는 후술하도록 한다.

상기 케이싱(200)은 전체적으로 내부를 밀폐하는 박스 형태로 구성될 수 있으며, 카메라(100)가 수용될 수 있다. 이러한 케이싱(200)은 좌우측에 소정의 공간을 마련하며 전방의 일측으로는 렌즈부(310)의 수용공간을 형성하고, 전방의 타측으로는 커버부(320)의 수용공간을 형성할 수 있다. 이러한 수용공간의 후방에는 소정의 장치를 수용하거나 기능을 하는 공간이 더 형성될 수 있다. 상기 공간은 카메라(100)의 양측으로 구획될 수 있으며, 내부 공간의 기밀성을 고려하면 소정의 격벽(미도시)이 배치될 수 있을 것이나 이와 관련하여서는 공지의 요소들이 적용될 수 있을 것이다.

본 발명의 추가적인 실시예에서, 상기 카메라(100)의 일측으로는 압축공기의 형성을 위한 챔버부(230)가 구성된다. 상기 챔버부(230)는 렌즈부(310)의 수용공간과 연통되거나 일체로 구성될 수 있을 것이다. 상기 챔버부(230)의 내부에는 팬(Fan) 내지는 블로워(Blower, 520)가 배치될 수 있으며, 상기 블로워(520)는 외부의 공기를 흡입하거나 내부의 공기를 외부로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 블로워(520)의 작동을 위하여서는 상기 챔버부(230)와 외기와의 연통 부위가 형성될 수 있으며, 도시된 실시예와 같이 챔버부(230)의 후방측에 외기와 연통되는 연통로(참조번호 미표시)가 구비되고 상기 연통로에는 오염물 유입 방지를 위한 필터부(510)가 배치될 수 있다.

상기 블로워(520)가 외기 방향으로 압력을 제공하는 경우 렌즈부(310)에 잔존한 오염물을 공기의 흐름에 따라 유동시켜 연통로로 배출시키는 과정에서 필터부(510)에 흡착시킬 수 있을 것이다.

또한, 블로워(520)가 렌즈부(310) 방향으로 압력을 제공하는 경우 외기를 연통로로 끌어들이고, 소정의 경로를 따라 전방측으로 배출시킬 수 있을 것이며 이와 관련된 실시예는 후술한다. 이때, 필터부(510)는 외기로부터 유입되는 오염물을 차단할 수 있을 것이다.

상기 블로워(520)는 하나 이상의 블레이드가 결합되어 모터 등 동력원으로부터 회전력을 통하여 유동을 발생시킬 수 있는 다양한 송풍수단일 수 있으며, 유형이나 형태에 제약되지 않는다.

한편, 상기 케이싱(200)의 타측 공간에는 구동부(400)가 배치되어 작동부재(300)의 슬라이딩 구동력을 제공할 수 있을 것이다. 도시된 실시예와 같이 개구부(210)를 중심으로 좌우측으로 슬라이딩 이동되는 경우 랙앤피니언(Rack and Pinion) 구조가 채택될 수 있을 것이다. 다만, 벨트방식, 체인방식, 다양한 기어 치합구조 등 선형 운동이 가능한 구동방식이 적용 가능한다.

상기 블로워(520) 및 구동부(400)와 카메라(100)의 동작을 제어하기 위하여 제어부(미도시)가 추가적으로 구비될 수 있을 것이며, 마이컴을 장착한 다양한 유형의 제어수단이 적용될 수 있을 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 렌즈의 보호 및 클리닝장치에서 스와이핑과 노즐의 작동관계를 설명하기 위한 도면이다.

상기와 같이 카메라(100)의 일측에 배치되는 챔버부(230)는 압축공기를 형성하며, 상기 압축공기의 압력은 후방을 지향할 수도 있고 전방을 지향할 수도 있다. 전자는 필터부(510)를 통하여 외기로 배출하는 방향을 의미하며, 후자는 필터부(510)를 통하여 외기를 유입시켜 렌즈부(310)측으로 송출하는 것을 의미한다. 본 실시예에서는 후자의 경우에 대한 경우를 설명한다.

상기 블로워(520)에 의하여 외기가 필터부(510)를 경유하여 유입되면, 챔버부(230) 내부가 소정의 버퍼공간이 되고 압축공기가 형성되어 소정의 유로를 따라 유동할 수 있다.

상기 케이싱(200) 내부 챔버부(230)의 전방측에는 개구부(210)측으로 이어지는 유로가 형성될 수 있다. 도시된 사항을 참고하면, 상기 유로의 말단은 스위퍼부(220)에 인접하여 배치되고 이 부위에 노즐부(530)가 배치되어 소정의 분사압을 제공한다.

스위퍼부(220)는 개구부(210)를 지향하는 측을 외면(222)으로, 챔버부(230)를 지향하는 측을 내면(221)으로 정의하도록 한다. 렌즈부(310)가 수납될 때에는 외면(222)이 동작하여 렌즈부(310) 전면의 일방에서 타방으로 오염물을 쓸어서 외면(222)측에 누적시킬 것이다. 일부 렌즈부(310)와 함께 수납공간 내부로 인입된 오염물은 렌즈부(310)의 인출 과정에서 내면(221)에 의하여 클리닝되면서 내면(221)의 표면에 누적될 것이다. 다만, 상기 외면(222)측에 누적되는 오염물의 양이 압도적으로 많을 것임은 예상 가능하다.

이렇게 외면(222)에 누적된 오염물은 렌즈부(310)가 다시 인출되는 과정에서 표면을 오염시킬 가능성이 높고 이는 카메라(100)의 촬영에 있어서 더 심한 문제를 야기할 수 있을 것이다.

본 실시예에서는 이를 해결하기 위하여 상기 스위퍼부(220)의 외면에 오염물이 누적되지 않도록 노즐부(530)가 이를 지향하여 배치되는 것이다.

렌즈부(310)가 수납되도록 작동부재(300)가 타측에서 일측으로 이동하는 과정에서 블로워(520)는 외기를 흡입하여 유로를 통해 노즐부(530)로 토출시키고, 상기 노즐부(530)로부터의 유동은 스위퍼부(220)의 스위핑 동작에 따라 렌즈부(310) 표면에서 제거된 오염물을 외부로 날려보내는 기능을 한다. 따라서, 렌즈부(310)의 클리닝 기능의 확실성을 향상하면서 스위퍼부(220) 오염의 누적을 방지하는 기능을 동시에 수행할 수 있는 것이다. 상기 노즐부(530)의 위치는 선택적일 것이나, 개구부(210) 일측의 상하에 배치되는 것이 바람직하다.

추가적으로, 렌즈부(310)의 수납 과정에서 양압(외기를 필터부로 흡입하는 방향)을 제공하여 오염물을 제거하였다면, 렌즈부(310)가 완전하게 수납된 상태에서는 음압(필터부를 거쳐 외기로 배출하는 방향)을 제공하여 렌즈부(310)에 잔여된 오염물을 필터부(510)에 흡착하도록 하여 클리닝 기능을 더욱 완전하게 하면서 챔버부(230) 내부의 청결성을 유지하도록 할 수 있을 것이다. 이는 제어부의 동작에 따라 구동부(400)의 작동에 연동하여 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명의 렌즈의 보호 및 클리닝장치에 의하여, 커버부와 렌즈부를 일체로 구성하여 선택적으로 작동할 수 있도록 함으로써 렌즈의 보호 및 개방을 위한 복잡한 조작을 줄여 편리성을 향상시킬 수 있을 것이다.

특히 외부로 상시 노출되는 카메라에서 오염을 최소화하도록 하면서도, 개폐동작에 따라 렌즈의 클리닝이 수행될 수 있어 장비의 내구성이 향상될 것이다.

또한, 마찰력에 의한 오염물의 이탈과 송풍압에 의한 제거가 가능하므로 클리닝 기능이 확실하게 이루어질 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...카메라 200...케이싱
210...개구부 220...스위퍼부
221...내면 222...외면
230...챔버부 300...작동부재
310...렌즈부 320...커버부
400...구동부 510...필터부
520...블로워 530...노즐부

Claims (5)

1. 카메라가 배치되는 부위에 개구부가 형성되는 케이싱(200);
   상호 연결되어 함께 이송되는 렌즈부(310)와 커버부(320)를 구비하되, 개구부에 렌즈부(310)가 배치되어 촬영이 가능한 제1상태와 개구부에 커버부가 배치되어 렌즈부(310)가 케이싱 내부에 수납되고 카메라가 차폐되도록 하는 제2상태를 선택하는 작동부재(300);
   상기 개구부의 일측에 배치되어 제1상태에서 제2상태로의 전환시 렌즈부 표면의 오염물을 제거하는 스위퍼부(220);
   상기 스위퍼부(220) 측을 지향하여 배치되는 노즐부(530)에 송풍하여 스위퍼부(220)의 외면에서 오염물을 이탈시켜 외부로 배출하도록 함으로써 렌즈부(310)가 제2상태에서 제1상태로 전환시 스위퍼부(220) 외면에 누적된 오염물이 다시 렌즈부(310)를 오염시키지 않도록 하는 블로워(520);를 포함하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱의 일측 내부에 형성되고 블로워가 배치되는 챔버부(230);를 구비하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 챔버부와 외기를 연통시키되 외기로부터 오염물의 유입을 방지하는 필터부(510);를 더 포함하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 노즐부는,
   스위퍼부의 상하측에 배치되는 렌즈의 보호 및 클리닝장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 블로워는,
   렌즈부의 수납이 완료되면 챔버부 내부의 공기를 외부로 배출시켜 챔버부의 청정을 유지하도록 하는 렌즈의 보호 및 클리닝장치.

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