KR20200025506A

KR20200025506A - 자기 가변 조리개

Info

Publication number: KR20200025506A
Application number: KR1020180102949A
Authority: KR
Inventors: 최동수; 류시호; 신은재; 김상연
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR102090691B1; KR102090691B9

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개는, 수용부, 상기 수용부에 구비되고, 구멍이 형성되는 자기유변 탄성부재, 및 상기 수용부의 둘레를 따라 복수 배치되고, 상기 구멍의 크기를 조절하도록 상기 자기유변 탄성부재의 변형을 일어나게 하는 자기장을 생성하는 자기장 생성부를 포함한다.

Description

자기 가변 조리개{Magnetic variable aperture}

본 발명은 가변 조리개에 관한 것으로, 특히 자기장에 반응하여 빛이 통과하는 구멍의 크기를 조절하는 자기 가변 조리개에 관한 것이다.

일반적으로 조리개는, 카메라나 현미경 등에서 구멍의 크기를 조절하여 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하는 원반형태의 장치를 말한다.

종래의 조리개는, 구멍이 형성된 조리개 본체, 상기 조리개 본체에 회전 가능하게 연결되는 복수의 플레이트, 및 상기 플레이트를 조작하여 구멍의 크기를 조절하는 구동장치를 포함하여 구성된다.

종래의 조리개는, 구멍의 크기가 일정하게 커지거나 줄어들도록 마련되는데, 이는 조리개 구멍을 통과한 빛이 사용자가 원하는 특정 부분에 집중적으로 입사되기가 어려운 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1851702호

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 구멍을 통과한 빛이 특정 부분에 집중적으로 입사되도록 비대칭적으로 구멍의 크기를 조절할 수 있는 자기 가변 조리개를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개는, 수용부; 상기 수용부에 구비되고, 구멍이 형성되는 자기유변 탄성부재; 및 상기 수용부의 둘레를 따라 복수 배치되고, 상기 구멍의 크기를 조절하도록 상기 자기유변 탄성부재의 변형을 일어나게 하는 자기장을 생성하는 자기장 생성부; 를 포함한다.

상기 복수의 자기장 생성부를 감싸도록 형성되는 프레임부재를 더 포함할 수 있다.

상기 수용부는, 상기 자기유변 탄성부재의 외주가 밀접하는 내주면과, 상기 자기장 생성부 각각이 밀접하는 외벽면을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 자기유변 탄성부재는, 자기장에 반응하는 카르보닐 철을 함유한 실리콘 고무일 수 있다.

상기 자기장 생성부 각각은, 상기 수용부의 외벽면에 밀접하게 배치되는 영구자석과, 상기 영구자석에 감기는 권선을 포함할 수 있다.

상기 영구자석은, 알니코자석과, 상기 알니코자석에 결합하는 네오디뮴자석을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 자기장 생성부 각각은, 상기 권선에 전류가 인가되면 상기 자기유변 탄성부재의 변형을 일어나게 하는 자기장을 생성할 수 있다.

상기 자기유변 탄성부재는, 전류가 인가된 자기장 생성부 방향으로 변형이 일어남으로써 상기 구멍이 비대칭적으로 형성될 수 있다.

상기 프레임부재는, 상기 자기장 생성부 각각이 면접하도록 다각형의 내벽면을 구비할 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개에 의하면, 복수의 자기장 생성부 중에서 어느 하나 이상의 자기장 생성부에 전류를 선택적으로 인가함으로써, 전류가 인가된 자기장 생성부 방향으로 자기유변 탄성부재의 변형이 일어나도록 할 수 있고, 이를 통해 구멍이 비대칭적으로 변하도록 조절할 수 있다.

또한, 비대칭적인 구멍을 통과한 빛이 사용자가 원하는 특정 부분에 집중적으로 입사되도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개의 동작 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개의 정면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)는, 카메라 등의 광학 장치에 적용되어 광학 장치의 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하는 것으로서, 수용부(110), 자기유변 탄성부재(120), 자기장 생성부(130), 및 프레임부재(140)를 포함한다.

수용부(110)는 중앙부가 개방된 다각판 형상일 수 있다. 수용부(110)의 개방된 중앙부에는 자기유변 탄성부재(120)가 구비된다.

자기유변 탄성부재(120)는 빛의 투과를 위한 구멍(h)이 형성된다. 자기유변 탄성부재(120)는 자기장에 반응하여 변형이 가능하며, 변형을 통해 구멍(h)의 크기를 조절할 수 있다. 자기유변 탄성부재(120)는 구멍(h)의 크기 조절을 통해 구멍(h)을 통과하는 빛의 양을 조절할 수 있다.

자기장 생성부(130)는 수용부(110)의 바깥쪽 둘레를 따라 복수 배치된다. 자기장 생성부(130)는 전류가 인가되면, 자기유변 탄성부재(120)의 변형을 일어나게 하는 자기장을 생성할 수 있다.

프레임부재(140)는 복수의 자기장 생성부(130)를 감싸도록 형성된다. 프레임부재(140)는, 자기장 생성부(130)가 수용부(110)에 밀접하도록, 자기장 생성부(130)의 위치를 고정할 수 있다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)는, 평상시 자기유변 탄성부재(120)의 구멍(h)의 크기를 일정하게 유지하다가, 필요시 자기장 생성부(130)를 통해 자기장을 생성하여 자기유변 탄성부재(120)를 변형시켜 구멍(h)의 크기를 조절할 수 있다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)는, 복수의 자기장 생성부(130) 중에서 어느 하나 이상의 자기장 생성부에 전류를 선택적으로 인가함으로써, 전류가 인가된 자기장 생성부 방향으로 자기유변 탄성부재(120)의 변형이 일어나도록 할 수 있고, 이를 통해 구멍(h)이 비대칭적으로 변하도록 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)는, 비대칭적인 구멍(h)을 통과한 빛이 사용자가 원하는 특정 부분에 집중적으로 입사되도록 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)의 상세 구성에 대해 추가로 설명하면 다음과 같다.

수용부(110)는 중앙부가 개방된 다각판 형상일 수 있다. 수용부(110)는 개방된 중앙부에 자기유변 탄성부재(120)를 수용할 수 있다. 수용부(110)는 원형의 내주면(111)과 다각판 형상의 외벽면(113)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 수용부(110)의 외벽면(113)은 팔각형일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

자기유변 탄성부재(120)는, 수용부(110)의 개방된 중앙부에 수용되어 수용부(110)의 내주면(111)에 외주면이 밀접하게 고정된다. 자기유변 탄성부재(120)는 중앙부가 개방되어 빛의 투과를 위한 구멍(h)이 형성된다. 자기유변 탄성부재(120)는 자기장에 반응하는 카르보닐 철(carbonyl iron)을 함유한 실리콘 고무일 수 있다. 이러한 자기유변 탄성부재(120)는 이미 알려진 다양한 제조 방식에 따라 제조될 수 있다.

일 예로, 자기유변 탄성부재(120)는, 액체 형태의 실리콘 고무와 파우더 형태의 카르보닐 철을 혼합하는 혼합단계, 상기 혼합단계에서 생성된 혼합물로부터 공기방울을 제거하는 제거단계, 상기 제거단계에서 공기방울이 제거된 혼합물을 거푸집에 부어 몰딩하는 몰딩단계, 상기 몰딩단계에서 몰딩이 완료된 몰딩 구조물에 자기장을 인가하는 인가단계, 상기 인가단계에서 자성을 띠게된 몰딩 구조물의 중앙부에 구멍을 형성하는 형성단계를 포함하는 제조 방식에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 상기 제거단계는 진공 상태의 공간에 혼합물을 두고 대략 5 분 동안 펌핑 동작을 통해 공간 내의 공기를 외부로 배출함으로써 혼합물의 공기방울을 제거한다. 상기 인가단계는 대략 24시간 동안 자석의 자기장을 몰딩 구조물에 인가한다.

자기유변 탄성부재(120)는 자기장에 반응하는 카르보닐 철을 함유함에 따라, 주변에 자기장이 생성되면 체적 변형이 일어날 수 있다. 자기유변 탄성부재(120)는 변형을 통해 체적이 감소되면, 구멍(h)의 크기가 증가할 수 있다. 증가된 구멍(h)의 크기는 구멍(h)을 통과하는 빛의 양을 많아지게 한다. 즉 자기유변 탄성부재(120)는 일반적인 조리개 역할을 수행할 수 있다.

자기장 생성부(130)는 자기장을 생성하여 자기유변 탄성부재(120)의 변형을 일어나게 한다. 자기장 생성부(130)는 수용부(110)의 바깥쪽 둘레를 따라 복수 배치된다. 자기장 생성부(130) 각각은 일종의 전자석(electomagent) 또는 전자영구자석(EPM: electropermanent magnet)일 수 있다. 여기서, 자기장 생성부(130)가 전자석으로 구성되는 경우, 자기장 생성부(130) 각각은 전류의 인가 여부에 따라 온오프되어 자기장을 생성하거나 생성하지 않을 수 있다.

이하에서는, 자기장 생성부(130)가 전자영구자석인 경우에 대해 설명한다. 자기장 생성부(130) 각각은, 영구자석(131)과, 권선(133)을 포함하여 구성된다.

일 예로, 영구자석(131)은 알니코자석(131a)과 네오디뮴자석(131b)의 결합을 통해 구성된다. 알니코자석(131a)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co)를 조합하여 만든 자석을 말한다. 네오디뮴자석(131b)은 네오디뮴(Neodymium), 철(Fe), 붕소(B)를 조합하여 만든 자석을 말한다.

영구자석(131)은 알니코자석(131a)의 일단과, 이를 마주보는 네오디뮴자석(131b)의 일단이 서로 결합함으로써 구성된다. 영구자석(131)은 수용부(110)의 외벽면(113)에 밀접하게 배치된다. 이때 알니코자석(131a)의 일측단이 수용부(110)의 외벽면(113)에 밀접하게 위치하고, 상기 알니코자석(131a)의 일측단과 수평한 네오디뮴자석(131b)의 일측단이 수용부(110)의 외벽면(113)에 밀접하게 위치한다.

수용부(110)의 외벽면(113)에 면접하도록 어느 하나의 영구자석(131)이 배치 완료되면, 배치완료된 기준 영구자석(131)에 인접한 다른 영구자석의 경우 기준 영구자석(131)의 알니코자석(131a)을 마주보는 위치에 네오디뮴자석이 위치하도록 배치되고, 기준 영구자석(131)의 네오디뮴자석(131b)을 마주보는 위치에 알니코자석이 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 영구자석(131)에는 권선(133)이 감긴다.

권선(133)은 구리 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 권선(133)은 소정 회수만큼 영구자석(131)을 감아서 구성된다. 권선(133)은 제1 연결단부(133a)와 제2 연결단부(133b)를 포함한다. 권선(133)의 제1 연결단부(133a)와 제2 연결단부(133b)는 배터리 전원(미도시)에 연결될 수 있다. 권선(133)은 제1 연결단부(133a) 또는 제2 연결단부(133b)를 통해 전류가 인가되면, 주변에 자기장을 형성한다. 권선(133)의 주변에 형성된 자기장은 영구자석(131)의 자기장 세기를 증가시킬 수 있다. 세기가 증가된 영구자석(131)의 자기장은 자기유변 탄성부재(120)에 영향을 미쳐서 자기유변 탄성부재(120)의 변형을 일으킬 수 있다.

프레임부재(140)는 복수의 자기장 생성부(130)를 감싸도록 형성된다. 프레임부재(140)는 중앙부가 개방된 다각판 형상일 수 있다. 프레임부재(140)는 자기장 생성부(130) 각각이 면접하도록 다각형의 내벽면(141)을 구비한다. 프레임부재(140)의 내벽면(141)은 수용부(110)의 외벽면(113) 형상과 동일한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 프레임부재(140)는 자기장 생성부(130)의 위치를 고정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)의 동작 상태도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 가변 조리개(100)의 구멍(h)의 크기가 조절되는 동작을 확인할 수 있다. 이하, 자기 가변 조리개(100)의 구멍(h)의 크기를 조절하는 방법에 대해 예를 들어 설명한다.

먼저, 구멍(h)을 통과하는 빛의 양을 증가시키기 위해 자기 가변 조리개(100)의 구멍(h)의 크기 조절이 필요하다고 판단되면, 별도의 제어부(미도시)는 권선(133)의 제1 연결단부(133a) 또는 제2 연결단부(133b)를 통해 배터리 전원(미도시)의 전류를 인가한다. 여기서, 구멍(h)의 크기는, 전류가 인가되는 자기장 생성부(130)의 개수에 따라 적절히 결정된다. 즉, 전류가 인가되는 자기장 생성부(130)의 개수가 많을수록 구멍(h)의 크기는 증가한다. 구멍(h)의 크기를 최대로 늘리기 위해서는, 자기장 생성부(130) 전체에 전류를 인가하면 된다.

전류가 인가된 권선(133)의 주변에는 자기장이 형성되고, 권선(133)의 주변 자기장은 영구자석(131)의 자기장 세기를 증가시킨다. 세기가 증가된 영구자석(131)의 자기장은 자기유변 탄성부재(120)의 변형을 일으킴으로써 구멍(h)의 크기를 증가시킬 수 있다.

이하에서는, 자기장에 의해 구현되는 자기회로(MC1, MC2)를 이용하여 자기유변 탄성부재(120)를 어떻게 변형시키는지 설명한다. 여기서, 자기회로(MC1, MC2)는 자기장 생성부(130)의 자기장에 의해 구현되는 것이며, 자기장 설명의 용이함을 위해 도면상에 도시한 것이다.

도 1에서, 영구자석(131)의 자기장에 의한 초기 자기회로(MC1)는 알니코자석(131a), 수용부(110), 네오디뮴자석(131b), 및 프레임부재(140)를 순차적으로 순환하는 형태로 구현된다. 여기서, 권선(133)에는 전류가 인가되기 전이고, 영구자석(131)의 자기장은 세기가 약해서 자기유변 탄성부재(120)의 변형에 큰 영향을 미치지 않고, 구멍(h)의 크기를 일정하게 유지시키는데 이용된다.

도 2에서, 서로 인접한 두 개의 자기장 생성부(130) 각각의 권선(133)에 전류가 인가되어, 권선(133) 주변의 자기장이 합쳐져 영구자석(131)의 자기장 세기가 증가된 상태를 확인할 수 있다. 즉, 세기가 증가된 영구자석(131)의 자기장에 의해 구현된 후기 자기회로(MC2)를 확인할 수 있다.

후기 자기회로(MC2)는, 서로 인접한 두 개의 자기장 생성부(130) 중에서 어느 하나인 기준 자기장 생성부(130)의 알니코자석(131a), 프레임부재(140), 기준 자기장 생성부(130)에 인접한 다른 자기장 생성부의 네오디뮴자석, 수용부(110), 자기유변 탄성부재(120), 및 수용부(110)를 순차적으로 순환하는 형태로 구현된다. 즉 후기 자기회로(MC2)는 자기유변 탄성부재(120)를 지나게 되어 자기유변 탄성부재(120)에 영향을 미칠 수 있다. 이때 자기유변 탄성부재(120)는 후기 자기회로(MC2)를 지나는 자기력에 반응하여 변형이 일어나게 된다. 구멍(h)은 자기유변 탄성부재(120)의 변형에 의해 비대칭적 형상으로 변하게 되고, 통과하는 빛의 양을 증가시키고, 사용자가 원하는 특정 부분에 집중적으로 빛이 입사되도록 할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

100: 자기 가변 조리개
110: 수용부
111: 내주면
113: 외벽면
120: 자기유변 탄성부재
h: 구멍
130: 자기장 생성부
131: 영구자석
131a: 알니코자석
131b: 네오디뮴자석
133: 권선
133a: 제1 연결단부
133b: 제2 연결단부
140: 프레임부재
141: 내벽면

Claims

수용부;
상기 수용부에 구비되고, 구멍이 형성되는 자기유변 탄성부재; 및
상기 수용부의 둘레를 따라 복수 배치되고, 상기 구멍의 크기를 조절하도록 상기 자기유변 탄성부재의 변형을 일어나게 하는 자기장을 생성하는 자기장 생성부;
를 포함하는 자기 가변 조리개.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 자기장 생성부를 감싸도록 형성되는 프레임부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 가변 조리개.
제 2 항에 있어서,
상기 수용부는,
상기 자기유변 탄성부재의 외주가 밀접하는 내주면과, 상기 자기장 생성부 각각이 밀접하는 외벽면을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 가변 조리개.
제 1 항에 있어서,
상기 자기유변 탄성부재는, 자기장에 반응하는 카르보닐 철을 함유한 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 자기 가변 조리개.
제 3 항에 있어서,
상기 자기장 생성부 각각은,
상기 수용부의 외벽면에 밀접하게 배치되는 영구자석과, 상기 영구자석에 감기는 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 가변 조리개.
제 5 항에 있어서,
상기 영구자석은,
알니코자석과, 상기 알니코자석에 결합하는 네오디뮴자석을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 가변 조리개.
제 6 항에 있어서,
상기 자기장 생성부 각각은,
상기 권선에 전류가 인가되면 상기 자기유변 탄성부재의 변형을 일어나게 하는 자기장을 생성하는 것을 특징으로 하는 가변 조리개.
제 7 항에 있어서,
상기 자기유변 탄성부재는, 전류가 인가된 자기장 생성부 방향으로 변형이 일어남으로써 상기 구멍이 비대칭적으로 변하는 것을 특징으로 하는 가변 조리개.
제 5 항에 있어서,
상기 프레임부재는,
상기 자기장 생성부 각각이 면접하도록 다각형의 내벽면을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 가변 조리개.