KR20170071262A - 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기 - Google Patents

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KR20170071262A
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Abstract

본 발명은 외관을 형성하며 컵이 배치되는 거치부를 포함하는 바디, 상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디 내부에 수용된 물을 배출하는 배출장치 및 상기 거치부에 배치되는 컵의 높이 또는 컵 내부에 수용된 물의 높이를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 거치부의 적어도 일부분을 향하여 광을 방출하는 발광부와 상기 광을 센싱하는 센싱부를 포함하고, 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 광축이 상기 거치부의 컵이 놓이는 면과 이루는 각도(A)는 다음의 조건식을 만족하는 정수기에 관한 것이다..
조건식
Figure pat00013

B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.

Description

카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기{Camera system and water purifier apparatus}
본 발명은 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기에 관한 것이다.
일반적으로 정수기란 물리적, 화학적 또는 생물학적 방법을 이용하여 이러한 과정을 통하거나 이와 같은 과정을 결합하여 수돗물, 우물물, 계곡물 또는 강물 등을 먹는 물의 수질기준에 적합하도록 만드는 장치를 말한다. 먹는 물에 대한수질기준은 우리나라를 포함한 대부분의 국가에서 세계보건기구(WHO)의 기준을 기초로 정하고 있는 바, 이에 따르면 수질 기준은 70년 동안 하루에 약 2ℓ정도의 물을 계속 마셔도 인체에 물로 인해 해를 주지 않을 정도의 농도에 안전율을 곱하여 설정되므로 먹는 물의 수질기준에 적합한 물은 안전하다고 할 수 있다.
최근 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)이 확산되고 정수기를 포함하는 가전제품의 스마트화에 따라 가정에서 사용하는 정수기 또한 스마트기기화 되고 있다.
사물 인터넷이라 함은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 의미한다.
여기에서 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 컴퓨터 등 다양한 임베디드 시스템이 될 수 있다.
정수기가 자동적으로 정수기에 안치된 컵의 높이 등을 인식하여 이에 맞는 물을 자동으로 공급할 필요성이 있다.
정수기에 안치된 컵에 물을 자동으로 공급하기 위해서는 컵의 높이 및 컵 내부의 물의 높이를 측정할 필요가 있다.
하지만, 컵의 높이를 측정하기 위한 센서의 화각이 너무 클 경우 컵의 측벽을 맞고 되돌아 오는 빛에 의해 발생하는 노이즈에 의해 컵의 높이를 정확하게 측정할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 컵 내부의 물의 높이가 낮은 경우 컵의 바닥을 맞고 되돌아 오는 빛과 물의 표면을 맞고 되돌아 오는 빛을 구분하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명은 자동적으로 정수기에 안치된 컵의 높이 등을 인식하여 이에 맞는 물을 자동으로 공급할 수 있는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 컵의 크기를 모르는 경우 물이 넘칠 우려가 있기 때문에 다양한 컵의 크기를 측정하는 센서를 포함하는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 컵의 높이를 측정하기 위한 센서의 화각이 너무 클 경우 컵의 측벽을 맞고 되돌아 오는 빛에 의해 발생하는 노이즈에 의해 컵의 높이를 정확하게 측정할 수 없는 문제를 방지하는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 컵 내부의 물의 높이가 낮은 경우 컵의 바닥을 맞고 되돌아 오는 빛과 물의 표면을 맞고 되돌아 오는 빛을 구분하지 못하는 문제를 방지하는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 외관을 형성하며 컵이 배치되는 거치부를 포함하는 바디, 상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디 내부에 수용된 물을 배출하는 배출장치 및 상기 거치부에 배치되는 컵의 높이 또는 컵 내부에 수용된 물의 높이를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 거치부의 적어도 일부분을 향하여 광을 방출하는 발광부와 상기 광을 센싱하는 센싱부를 포함하고, 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 광축이 상기 거치부의 컵이 놓이는 면과 이루는 각도(A)는 다음의 조건식을 만족하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
조건식
Figure pat00001
B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.
또한, 상기 센서는 적어도 둘 이상이 구비되는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 둘 이상의 센서중 적어도 하나의 센서의 발광부의 광축은 상기 바디방향으로 틸팅된 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 거치부는 상기 거치부와 상기 컵이 접촉하는 일면에 소정의 반사율을 갖는 코팅부재를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 거치부는 상기 거치부 상면이 소정의 반사율을 갖는 반사부재로 이루어지는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 반사부재 및 상기 코팅부재의 반사율은 15% 내지 35%인 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 센서에서 방출하는 광의 최대 시야각은 아래와 같은 수식에 의해 정해지는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
Figure pat00002
상기 θ는 상기 센서에서 방출하는 광의 시야각을 의미하며, 상기 D는 상기 컵의 하부면의 직경을 의미하고, 상기 L은 상기 컵의 하부면에서부터 상기 센서까지의 높이를 의미한다.
또한, 외관을 형성하며 컵이 배치되는 거치부를 포함하는 바디 및 상기 거치부에 배치되는 컵의 높이를 측정하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 거치부의 적어도 일부분을 향하여 광을 방출하는 발광부를 포함하며, 상기 거치부는 소정의 반사율을 갖는 코팅부재를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 코팅부재는 상기 컵의 하부면과 상기 거치부의 상부면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 코팅부재의 반사율은 15% 내지 35%인 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 센서에서 방출하는 광의 최대 시야각은 아래와 같은 수식에 의해 정해지는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
Figure pat00003
상기 θ는 상기 센서에서 방출하는 광의 시야각을 의미하며, 상기 D는 상기 컵의 하부면의 직경을 의미하고, 상기 L은 상기 컵의 하부면에서부터 상기 센서까지의 높이를 의미한다.
또한, 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 광축이 상기 거치부의 컵이 놓이는 면과 이루는 각도(A)는 다음의 조건식을 만족하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
조건식
Figure pat00004
B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.
또한, 외관을 형성하는 바디, 상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디 내부에 수용된 물을 배출하는 배출장치, 상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디에 배치된 컵의 일면에 광을 방출하여 상기 컵의 높이 또는 상기 컵 내부의 수용된 물의 높이를 측정하는 센서 및 상기 바디의 일면에 배치되어 상기 컵의 이미지를 촬상하여 상기 컵 자체의 높이를 측정하는 카메라모듈을 포함하며, 상기 센서는 광을 방출하는 발광부를 더 포함하고, 상기 발광부는 상기 발광부에서 방출하는 광의 광축이 상기 컵의 하부면과 소정각도를 이루도록 구비되는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 소정각도는 다음의 조건식을 만족하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
Figure pat00005
A는 상기 소정각도를 의미하고, B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.
또한, 상기 바디는 상기 바디와 상기 컵이 면 접촉하는 거치부를 포함하며,
상기 거치부는 반사부재를 포함하는 정수기를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
본 발명은 자동적으로 정수기에 안치된 컵의 높이 등을 인식하여 이에 맞는 물을 자동으로 공급할 수 있는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공할 수 있다.
또한, 컵의 크기를 모르는 경우 물이 넘칠 우려가 있기 때문에 다양한 컵의 크기를 측정하는 센서를 포함하는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공할 수 있다.
또한, 컵의 높이를 측정하기 위한 센서의 화각이 너무 클 경우 컵의 측벽을 맞고 되돌아 오는 빛에 의해 발생하는 노이즈에 의해 컵의 높이를 정확하게 측정할 수 없는 문제를 방지하는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공할 수 있다.
또한, 컵 내부의 물의 높이가 낮은 경우 컵의 바닥을 맞고 되돌아 오는 빛과 물의 표면을 맞고 되돌아 오는 빛을 구분하지 못하는 문제를 방지하는 카메라 시스템 및 이를 포함하는 정수기를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예의 카메라 모듈을 구비한 정수기를 도시한 것이다.
도 2는 실시 예의 정수기의 블락도를 도시한 것이다.
도 3은 실시 예의 센서의 발광부에서 발광한 광의 광 경로를 도시한 것이다.
도 4는 실시 예의 센서의 발광부의 각도에 따라 변화하는 발광영역을 도시한 것이다.
도 5는 실시 예의 컵의 내부에 저장된 물의 양에 따라 발광부에서 발광한 광이 반사되는 경로를 도시한 것이다.
도 6은 실시 예의 정수기의 컵이 거치되는 하단부의 반사율에 따라 실제거리 및 측정거리를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예의 정수기를 도시한 것이다.
도 1을 참고하면, 본 발명 정수기는 정수기 내부로 물을 제공하도록 구비되는 급수원(30), 급수원(30)으로부터 제공된 물의 오염물질과 이물질을 정화시키도록 구비되는 필터부(40), 물이 저장되는 저수부(50), 저수부(50)내부에 저장된 물을 외부로 추출하도록 구비되는 배출장치(60)를 포함할 수 있다.
배출장치(60)는 외부로 추출되는 물의 양을 조절하도록 구비되는 배출밸브(61), 물이 배출되는 유로를 형성하도록 구비되는 배출부(63)를 포함할 수 있다.
배출밸브(61)는 사용자가 물을 담기 위한 용기를 이용하여 배출밸브(61)를 가압하면 배출부(63)에서 물이 흐르도록 구비될 수 있는데, 배출밸브(61)는 사용자가 용기를 이용하여 가압하는 공간을 제공하는 눌림부(미도시) 및 눌림부(미도시)에 가해진 힘을 이용하여 눌림부(미도시)을 피벗운동 시켜 배출밸브(61)를 개폐하도록 구비되는 피벗부(미도시)를 포함할 수 있다.
급수원(30)은 정수되지 않은 물을 저장하는 탱크일 수 있으며, 또한, 상수원으로부터 건물 내로 연결된 수도관 자체일 수 있다. 본 실시예에서 필터부(40)는 녹, 흙, 모래 등의 큰 불순물을 제거하는 제1필터(41), 역삼투압 작용으로 물속의 중금속 및 페놀, 박테리아 등을 제거하는 제2필터(43), 최종적으로 물을 정수하는 제3필터(45)를 포함할 수 있다.
하지만 필터부(40)의 필터 개수 및 기능은 사용자의 필요에 따라 다르게 구비될 수 있으며 급수원(30)의 물을 정화하는 기능만 있으면 족하지 본 실시예에 기술된 바에 한정되지 아니한다.
배출부(63)를 사용자가 개방하면 물이 정수기의 외부로 배출될 수 있다. 배출부(63)는 하나만 있을 수도 있으나, 냉수용 및 온수용 배출부(61)가 각각 하나씩 구비되어 총 두개의 배출부(63)를 갖는 것이 통상적이며, 이 외에도 3개 이상의 배출부(63)가 있어도 무방하다.
본 발명 정수기는 급수원(30)으로부터 필터부(40)로 물이 이동하는 유로는 제공하는 급수덕트(70), 필터부(40)내부에서 물이 이동하는 유로를 제공하는 필터덕트부(81, 83, 85), 저수부(50)에서 배출부(60)로 물이 이동하는 유로를 제공하는 배출덕트(90)를 포함할 수 있다.
필터덕트부(80)는 제1필터(41)에서 제2필터(43)로 물이 이동하는 유로를 제공하는 제1필터덕트(81), 제2필터(43)에서 제3필터(45)로 물이 이동하는 유로를 제공하는 제2필터덕트(83) 및 제3필터(45)에서 저수부(50)로 물이 이동하는 유로를 제공하는 제3필터덕트(85)를 포함할 수 있다.
최근 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)이 확산되고 정수기를 포함하는 가전제품의 스마트화에 따라 가정에서 사용하는 정수기 또한 스마트기기화 되고 있다.
사물 인터넷이라 함은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 의미한다.
여기에서 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 컴퓨터 등 다양한 임베디드 시스템이 될 수 있다.
따라서, 실시 예의 정수기는 상술한 바와 같이 실시 예의 정수기는 사용자가 배출밸브(61)를 임의로 가압하여 배출부(60)로 물을 유동시킬 수 있도록 구비될 수 있으나, 정수기가 자동적으로 정수기에 안치된 컵(C)의 높이 등을 인식하여 이에 맞는 물을 자동으로 공급할 수 있도록 구비될 수도 있다.
이 때, 컵의 크기를 모르는 경우 물이 넘칠 우려가 있기 때문에 다양한 컵의 크기를 측정하는 센서의 필요성이 있다.
대표적으로, 카메라 모듈을 이용하여 컵의 높이를 측정하기 위한 방식으로는 양안시차를 이용하는 스테레오 카메라(Stereo camera)를 이용할 수 있다.
하지만 스테레오 카메라를 구현하기 위해서는 필요한 광학계의 수가 늘어나며, 그에 따라 제작비가 상승하는 문제가 있었다.
또한, 깊이 정보를 추출하기 위해서는 복잡한 알고리즘이 수반되어야 하며 깊이 정보 추출을 위해 보정(Calibration)을 해야 하므로 측정 시간이 늘어나는 문제가 있었다.
따라서, 실시 예의 카메라 모듈 및 이를 포함하는 정수기는 센서(90) 및/또는 카메라모듈(100)을 포함하여 컵(C) 자체의 크기 및 컵(C) 내부의 물의 높이를 측정할 수 있다.
센서(90)는 센서(90)에 배치되어 광을 방출하는 발광부(92) 및 발광부(92)에서 발광되어 대상물을 맞고 반사되는 광을 수집하는 수광부(미도시)를 포함할 수 있다.
발광부(92)는 IR(infrared) 광을 출력할 수 있다. IR광은 예컨대, 800nm이상의 파장 대역을 가지는 광일 수 있다.
발광부(92)는 광 변환 유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
광원은 적외선을 투사하는 적어도 하나의 레이저 다이오드(Laser Diode, LD) 또는 발광 다이오드(Light emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다.
레이저 다이오드는 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(Vertical cavity surface emitting laser)를 포함할 수 있다.
수직 캐비티 표면 광방출 레이저는 전기 신호를 광 신호로 바꾸어 주는 레이저 다이오드의 일종으로서, 기존의 측면 발광 반도체 레이저를 대체할 수 있는 광원으로서 기존의 반도체 레이저 다이오드에 비해 고밀도 직접이 가능하여 소자의 소형화가 가능하고, 전력소비가 상대적으로 적으며 제작공정이 간단하고 내열성이 뛰어난 효과가 있다.
광 변환 유닛(미도시)은 발광부(92)로부터 출력된 광을 변조(modulation)할 수 있다.
광 변환 유닛(미도시)은, 예를 들면 발광부(92)로부터 출력된 광을 펄스(pulse) 변조 또는 위상(phase) 변조할 수 있다.
이에 따라, 발광부(92)는 소정 간격으로 광원을 점멸시키며 출력할 수 있다.
광 변환 유닛(미도시)은 홀로그래픽 광학소자(Holographic optical elements, HOE)를 포함할 수 있다.
홀로그래픽 광학소자는 홀로그래피 기술을 이용하여 제작된 일종의 회절 광학소자(Diffractive optical elements, DOE)를 의미하며, 홀로그램에 기록된 파형을 재생시키거나 변형시켜서 투과되거나 반사된 빛의 형태를 원하는 형태로 만들고자 제작된 광학소자이다.
따라서 홀로그래픽 광학소자는 반사법칙이나 굴절법칙이 아닌 회절법칙에 따라 동작하는 광학소자이다.
한편, 수광부(미도시)는 광 발광부(92)로부터 출력된 후 물체에 의하여 반사된 광을 입력 받는다.
수광부(미도시)는 입력 받은 광을 전기 신호로 변환할 수 있다.
수광부(미도시)는, 포토 다이오드(photo diode, PD) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)를 포함하는 이미지 센서일 수 있다.
또한, 실시 예의 정수기는 정수기의 일면에 배치되어 컵이 바디(10)에 위치하는지 여부를 판단하는 인식부(91)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 실시 예의 인식부(91)는 바디(10)의 후면부(12)에 배치될 수 있다.
상기 인식부(91)는 근조도 센서 일 수 있다.
근조도 센서는 조도센서와 근접센서 기능을 일체로 구현한 것이다.
보다 자세하게는, 근접센서(Proximity Sensor)는 물리적인 접촉 없이 사물의 접근을 감지하는 센서로서, 감지원리에 따라 자기 근접센서와, 초음파 근접센서, 정전형 근접센서, 유도성 근접센서, 광학 근접센서 등으로 구분된다. 광학 근접센서(Optical Proximity Sensor)는 빛을 발생하는 발광소자와 빛을 감지하는 수광소자로 이루어지는데, 발광소자로는 주로 적외선 발광다이오드(IR LED)가 사용되고 수광소자로는 포토 트랜지스터나 포토 다이오드가 사용된다.
한편, 조도센서는 인간의 눈이 느끼는 밝기를 감지하기 위한 것으로, 가시광 영역을 감지하는 수광소자로 이루어진다. 따라서 광학 근접센서와 조도센서는 유사한 부분이 있으므로, 조도센서와 근접센서를 동시에 필요로 하는 소형 전자제품 예컨대, 스마트 폰 등에는 조도센서와 근접센서를 일체로 구현한 근조도 센서를 사용하는 추세이다.
근조도 센서는 통상 발광부와 수광부가 하나의 조립체로 구현되는데, 발광부는 적외선을 방사하고, 수광부는 사물에서 반사된 발광부의 적외선을 감지하여 근접을 검출하기 위한 적외선 수광부와 주변의 가시광선을 감지하여 조도를 검출하기 위한 가시광선 수광부로 이루어진다.
다만, 이는 일 실시 예를 설명한 것이며 실시 예의 인식부(91)는 정수기의 소정 위치에 컵(C)이 위치하는지 여부를 판단할 수 있도록 구비되면 족하며, 사용자의 필요에 따라 다양하게 변형 가능하며 근조도 센서에 한정되는 것은 아니고, 이는 본 발명의 권리범위를 제한하지도 아니한다.
도 2는 실시 예의 정수기의 블락도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 실시 예의 정수기는 컵(C) 내부에 공급되는 물의 높이 또는 컵(C)자체의 높이 등의 정보를 측정하는 센서(90), 컵(C)이 정수기의 소정 위치에 위치하는지 여부를 판단하는 인식부(91), 컵(C)자체의 높이 등의 정보를 추출하는 카메라모듈(100), 상기 카메라모듈(100)에서 측정된 컵(C)의 이미지 정보를 가공하여 상기 컵(C)에 공급하는 물의 양을 제어하는 제어부(110) 및 상기 제어부(110)의 명령에 따라 컵(C)에 물을 공급하는 배출장치(60)를 포함할 수 있다.
센서(90)는 깊이 정보 추출 장치를 포함하여 컵(C)내부에 수용된 물의 높이를 측정할 수 있다.
상기 깊이 정보 추출 장치는 대상물을 향하여 광을 조사하는 광 출력부, 상기 대상물에 맞고 반사되는 광을 수집하는 광 입력부를 포함할 수 있는 TOF(Time of flight)카메라 일 수 있다.
예컨대, 실시 예의 정수기에 안치되도록 구비되는 컵(C)의 상면을 향하여 소정의 광을 출력한 후 컵(C)의 내부에 수용된 물의 상부면을 맞고 반사되는 광을 수집하여, 광을 출력한 시간으로부터 상기 컵(C)의 내부에 수용된 물의 상부면을 맞고 반사되는 광을 수집하는 시간까지의 시간을 계산하여 컵(C)내부의 깊이 정보를 얻을 수 있다.
카메라모듈(100)은 정수기에 안착된 컵(C)을 촬상하여 이미지 정보를 얻는 촬상부(102) 및 상기 촬상부(102)에서 얻은 이미지 정보를 처리하는 이미지센서(101)를 포함할 수 있다.
기존의 스테레오 카메라와 다르게 하나의 촬상부(102)를 이용하여 얻은 컵(C)의 이미지 정보를 전기적 신호로 변경하여 제어부(110)에 전달할 수 있고, 제어부(110)는 상기 컵(C)의 이미지 정보를 이용하여 컵(C)의 지름, 높이, 기울기 등을 계산할 수 있다.
실시 예의 정수기는 카메라 모듈(100)을 이용하여 얻은 이미지 정보를 가공하여 컵(C)의 크기를 측정할 수 있고, 센서(90)를 이용하여 컵(C)내부에 존재하는 물의 높이를 측정할 수 있다.
다만, 이는 일 실시 예를 설명한 것이며 사용자는 필요에 따라 정수기에 카메라모듈(100) 및 센서(90)를 모두 구비하여 컵(C)의 크기 및 컵(C)내부에 존재하는 물의 높이 모두를 측정하여 자동으로 물을 공급할 수도 있고, 상기 정수기에 카메라모듈(100)만 구비하여 컵(C)의 크기만을 파악한 후 사용자가 컵(C)에 공급될 물의 양을 지정하여 컵(C)에 물을 공급할 수도 있으며, 이는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
전술한 바와 같이, 실시 예의 제어부(110)는 센서(90)의 발광부(92)에서 발광한 광이 컵(C)의 하부면에 맞고 반사되어 수광부(미도시)에 되돌아 오는 시간을 측정하여 컵(C)자체의 높이 또는 컵(C)내부의 물의 양을 측정할 수 있는데, 컵(C)의 단면의 크기가 유한하기 때문에 발광부(92)에서 발광한 광의 시야각(Field of view, FOV)가 문제가 된다.
이하, 실시 예의 발광부(92)에서 발광하는 광의 시야각에 의해 발생하는 문제를 해결하기 위한 구성을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 실시 예의 센서의 발광부에서 발광한 광의 광 경로를 도시한 것이고, 도 4는 실시 예의 센서의 발광부의 각도에 따라 변화하는 발광영역을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 실시 예의 센서(90)의 발광부(92)는 컵(C)의 하부면을 향하여 적어도 하나 이상의 시야각을 갖도록 광을 발광할 수 있다.
예컨대, 제1시야각(θ1)을 갖도록 발광하는 광의 경로를 제1광경로라 하고, 제1시야각(θ1)보다 크게 구비되는 제2시야각 (θ2)을 갖도록 발광하는 광의 경로를 제2광경로라 할 수 있다.
제1광경로의 경우 컵(C)의 하부면을 맞고 반사되어 센서(90)의 수광부(미도시)로 수집될 수 있는 반면, 제2광경로의 경우 컵(C)의 하부면을 맞고 반사된 광은 컵(C)의 측면부를 경로하여 센서(90)의 수광부(미도시)로 수집된다.
따라서, 실시 예의 발광부(92)는 제1광경로와 같이 컵(C)의 하부면만 맞고 반사되지 않고, 제2광경로와 같이 컵(C)의 측면부를 경로하게 되면 이로 인하여 노이즈가 발생하게 되고, 실제 거리와 센서(90)에서 측정한 측정거리가 서로 달라지는 문제가 발생할 수 있다.
실시 예의 발광부(92)는 컵의 바닥 직경(D) 및 컵의 바닥면에서부터 발광부(92)까지의 높이(L)를 이용하여 컵(C)의 측면을 경유하지 않는 발광부(92)의 시야각을 아래의 수식을 이용하여 정해질 수 있다.
Figure pat00006
또한, 실시 예의 발광부(92)는 시야각이 작으면 작을수록 컵(C)의 크기 및 컵(C)내부의 물의 높이를 보다 정밀하게 측정 할 수 있다.
하지만, 무한정 발광부(92)의 시야각을 줄이는 것은 물리적으로 불가능 하다.
따라서 이를 해결하기 위하여 이하 도 4를 참조하여 실시 예의 센서(90)와 발광부(92)의 다른 실시 예를 제안한다.
도 4(a)는 센서(90)의 발광부(92)에서 방출하는 광의 중심축(이하 광축이라 한다)인 제1광축(O1)이 거치부상의 컵이 놓이는 면 또는 컵(C)의 하부면과 소정의 각도(90도) 를 이루며 수직으로 구비되는 정수기를 도시한 것이다.
또한, 도 4(b)는 센서(90)의 발광부(92)에서 방출하는 광축인 제2광축(O2)이 거치부상의 컵이 놓이는 면 또는 컵(C)의 하부면과 소정각도(θ3)를 이루도록 구비되는 정수기를 도시한 것이다.
도 4(a)와 달리, 도 4(b)는 센서(90)의 발광부(92)에서 방출하는 광의 광축이 거치부상의 컵이 놓이는 면 또는 컵(C)의 하부면과 소정각도(θ3)를 이루는 제2광축(O2)이 되도록 구비되는 경우, 도 4(a)에 도시된 발광부(92)에서 방출하는 광의 방출영역인 제1방출영역(A1)과 달리 도 4(b)에 도시된 발광부(92)에서 방출하는 광의 방출영역인 제2방출영역(A2)의 일 부분은 후면부(12)의 내부에 위치하게 된다.
즉, 센서(90)의 발광부(92)를 컵(C)의 하부면과 소정각도(θ3)이루도록 기울어지도록 구비함으로 인하여 제2방출영역(A2)의 일부가 후면부(12)의 내부에 위치하게 되고, 이로 인하여 발광부(92)에서 방출하는 광의 시야각을 줄일 수 있는 효과가 있다.
예를 들면, 상기 발광부(92)가 컵(C)의 하부면과 이루는 소정각도(θ3)는 다음의 조건식 1을 만족할 수 있다.
조건식 1
Figure pat00007
B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배.
전술한 구성을 이용하여 컵(C)의 높이 등의 정보 또는 컵(C)내부의 물의 양을 센서(90)를 이용하여 측정할 수 있는데, 컵(C)내부의 물의 양이 소정높이 이하인 경우에 컵(C)내부의 물의 양이 실제와 상이하게 측정되는 문제가 있었다.
이하, 도 5 및 도 6을 참고하여 컵(C)내부의 물의 양이 소정높이 이하인 경우에 컵(C)내부의 물의 양이 실제와 상이하게 측정되는 문제를 해결하는 실시 예의 구성을 설명하도록 한다.
도 5(a)는 실시 예의 컵의 내부에 저장된 물의 양이 소정 양 이상인 경우 발광부에서 발광한 광이 반사되는 경로를 도시한 것이고, 도 5(b)는 실시 예의 컵의 내부에 저장된 물의 양이 소정 양 이하인 경우 발광부에서 발광한 광이 반사되는 경로를 도시한 것이다.
도 5(a)와 같이 컵의 내부에 소정 양 이상 물이 저장된 경우에는, 제1입사광(I1)은 입사되어 컵의 하부면을 맞고 반사되는 제1하부면반사광(O11) 및 컵 내부에 수용된 물의 상부면을 맞고 반사되는 제1상부면반사광(O12)를 포함할 수 있다.
이 경우, 실시 예의 센서(90)는 제1하부면반사광(O11)과 제1상부면반사광(O12)을 비교하여 컵(C)의 높이 등에 대한 정보 및 컵(C)내부의 물의 양을 측정할 수 있다.
하지만, 도 5(b)와 같이 컵의 내부에 소정 양 이하의 물이 저장된 경우에는, 제2입사광(I2)은 입사되어 컵의 하부면을 맞고 반사되는 제2하부면반사광(O21) 및 컵 내부에 수용된 물의 상부면을 맞고 반사되는 제2상부면반사광(O22)를 포함할 수 있다.
이 경우에는, 물의 양이 적어 제2하부면반사광(O21) 및 제2상부면반사광(O22)의 광 경로 차이가 작아 센서(90)가 제2하부면반사광(O21)과 제2상부면반사광(O22)를 구분하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
센서(90)가 제2하부면반사광(O21)과 제2상부면반사광(O22)를 구분하지 못하면, 제2상부면반사광(O22)을 노이즈 신호로 인식하게 되어 보다 정확한 물의 양을 측정할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 실시 예의 정수기는 이를 해결하기 위하여 컵(C)이 안치되는 바디(10)의 거치부(11)을 소정 범위의 반사율을 갖는 재질로 구비할 수 있다.
또한, 바디(10)의 거치부(11)전체의 재질을 반사율을 갖도록 하는 경우에는 공정이 증가되며, 비용이 증가되는 문제가 발생될 수 있기 때문에 거치부(11)전체를 소정 범위의 반사율을 갖는 재질로 제작하지 아니하고, 거치부(11)의 표면에 소정 범위의 반사율을 갖는 코팅부(미도시)를 배치할 수 있다.
상기 코팅부(미도시) 또는 거치부(11) 전체가 반사율을 갖는 재질로 구비되는 경우의 거치부(11)의 반사율은 15% 내지 35%일 수 있다.
다만, 상기 반사율은 일 실시 예를 설명하기 위한 것이고 사용자의 필요에 따라 다양하게 변형 가능하며, 컵(C)의 내부에 수용되는 물이 적은 경우에 정확한 물의 양을 측정할 수 있도록 구비되기만 하면 족하고, 이는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
상기 바디(10)의 거치부(11)의 재질 또는 코팅부(미도시)의 재질이 소정의 반사율을 갖는 재질로 구비됨으로 인하여, 보다 실제 거리와 측정거리의 오차가 감소하는 것을 도 6에 도시된 그래프를 참조하면 알 수 있다.
도 6은 실시 예의 정수기의 컵이 거치되는 하단부의 반사율에 따라 실제거리 및 측정거리를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
상기 그래프의 x축은 센서와 컵(C)의 하부면 또는 컵(C)내부의 물의 상부면까지의 실제 거리를 나타낸 것이고, y축은 센서에서 측정한 컵(C)의 하부면 또는 컵(C)내부의 물의 상부면까지의 측정 거리를 나타낸 것이다.
거치부(11)의 반사율을 5%부터 75%까지 변화하면서 실제 거리와 측정 거리를 도시한 것이다.
상기 그래프를 보면 알 수 있듯이, 거치부(11) 또는 코팅부(미도시)의 반사율이 15% 내지 35%인 경우 그래프의 회귀식을 이용하여 기울기를 구할 수 있고, 상기 회귀식의 기울기가 1에 근접한다.
따라서, 거치부(11) 또는 코팅부(미도시)의 반사율이 15% 내지 35%인 경우 컵(C)내부의 물의 양이 적은 경우 발생하는 노이즈를 가장 효과적으로 배제하여 물 표면을 측정할 수 있는 기술적 효과가 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
급수원30 필터부40 저수부50
배출부60 급수덕트70 필터덕트부80
배출덕트90 컨트롤패널20 캐비닛10
제1필터41 제2필터43 제3필터45
배출밸브61 배출부63 제어부 110
센서 90 카메라모듈100 이미지센서101
인식부91 거치부11

Claims (15)

  1. 외관을 형성하며 컵이 배치되는 거치부를 포함하는 바디;
    상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디 내부에 수용된 물을 배출하는 배출장치; 및
    상기 거치부에 배치되는 컵의 높이 또는 컵 내부에 수용된 물의 높이를 측정하는 센서를 포함하고;
    상기 센서는 상기 거치부의 적어도 일부분을 향하여 광을 방출하는 발광부와 상기 광을 센싱하는 센싱부를 포함하고,
    상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 광축이 상기 거치부의 컵이 놓이는 면과 이루는 각도(A)는 다음의 조건식을 만족하는 정수기.
    조건식
    Figure pat00008

    B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는 적어도 둘 이상이 구비되는 정수기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 둘 이상의 센서중 적어도 하나의 센서의 발광부의 광축은 상기 바디방향으로 틸팅된 정수기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 거치부는,
    상기 거치부와 상기 컵이 접촉하는 일면에 소정의 반사율을 갖는 코팅부재를 포함하는 정수기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 거치부는 상기 거치부 상면이 소정의 반사율을 갖는 반사부재로 이루어지는 정수기.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 반사부재 및 상기 코팅부재의 반사율은 15% 내지 35%인 정수기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서에서 방출하는 광의 최대 시야각은 아래와 같은 수식에 의해 정해지는 정수기.
    Figure pat00009

    상기 θ는 상기 센서에서 방출하는 광의 시야각을 의미하며, 상기 D는 상기 컵의 하부면의 직경을 의미하고, 상기 L은 상기 컵의 하부면에서부터 상기 센서까지의 높이를 의미한다.
  8. 외관을 형성하며 컵이 배치되는 거치부를 포함하는 바디; 및
    상기 거치부에 배치되는 컵의 높이를 측정하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하고;
    상기 센서는 상기 거치부의 적어도 일부분을 향하여 광을 방출하는 발광부;를 포함하며,
    상기 거치부는 소정의 반사율을 갖는 코팅부재를 포함하는 정수기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코팅부재는 상기 컵의 하부면과 상기 거치부의 상부면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 정수기.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 코팅부재의 반사율은 15% 내지 35%인 정수기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 센서에서 방출하는 광의 최대 시야각은 아래와 같은 수식에 의해 정해지는 정수기.
    Figure pat00010

    상기 θ는 상기 센서에서 방출하는 광의 시야각을 의미하며, 상기 D는 상기 컵의 하부면의 직경을 의미하고, 상기 L은 상기 컵의 하부면에서부터 상기 센서까지의 높이를 의미한다.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 광축이 상기 거치부의 컵이 놓이는 면과 이루는 각도(A)는 다음의 조건식을 만족하는 정수기.
    조건식
    Figure pat00011

    B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.
  13. 외관을 형성하는 바디;
    상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디 내부에 수용된 물을 배출하는 배출장치;
    상기 바디의 일면에 배치되어 상기 바디에 배치된 컵의 일면에 광을 방출하여 상기 컵의 높이 또는 상기 컵 내부의 수용된 물의 높이를 측정하는 센서; 및
    상기 바디의 일면에 배치되어 상기 컵의 이미지를 촬상하여 상기 컵 자체의 높이를 측정하는 카메라모듈을 포함하며,
    상기 센서는 광을 방출하는 발광부를 더 포함하고,
    상기 발광부는 상기 발광부에서 방출하는 광의 광축이 상기 컵의 하부면과 소정각도를 이루도록 구비되는 정수기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소정각도는 다음의 조건식을 만족하는 정수기.
    Figure pat00012

    A는 상기 소정각도를 의미하고, B는 상기 발광부에서 방출하는 상기 광의 화각의 0.5배를 의미한다.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 바디는 상기 바디와 상기 컵이 면 접촉하는 거치부를 포함하며,
    상기 거치부는 반사부재를 포함하는 정수기.
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