KR20230139026A - 다중 전압 인가 방식을 이용한 발열 전극층 기반의 자가 세정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
다중 전압 인가 방식을 이용한 발열 전극층 기반의 자가 세정 장치 및 방법, 특히 카메라용 자가 세정 장치가 개시된다. 상기 자가 세정 장치는 고체 물질층, 상기 고체 물질층 위에 배열되는 금속 물질층 및 상기 금속 물질층 위에 배열되는 소수성막을 포함한다. 여기서, 상기 금속 물질층으로 인가된 전원에 의해 상기 금속 전극층이 발열하여 상기 자가 세정장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되며, 제 1 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한 후 특정 기준 만족시 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한다.
Description
본 발명은 다중 전압 인가 방식을 이용한 발열 전극층 기반의 자가 세정 장치 및 방법, 특히 카메라용 자가 세정 장치에 관한 것이다.
많은 장소 및 많은 장치들에 카메라가 사용되고 있다. 이러한 카메라의 표면에 빗물 등의 액적이 부착되면 상기 카메라의 시인성이 저하되는 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위하여 상기 카메라에 와이퍼를 설치하여 액적을 제거하는 세정 기술이 등장하였으나, 이러한 세정 기술은 구동 모터 등이 필요하여 세정 장치의 사이즈가 커지고 복잡해질 수밖에 없으며, 상기 구동 모터 등의 부품의 내구성이 낮다. 따라서, 상기 세정 기술은 소형 카메라에 적용할 수 없고, 다양한 카메라에 적용하기 어려웠다.
본 발명은 발열을 이용하여 액적을 제거하는 자가 세정 장치 및 방법, 특히 카메라용 자가 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 다중 전압 인가 방식을 이용하는 발열 전극층 기반의 자가 세정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 장치는 고체 물질층; 상기 고체 물질층 위에 배열되는 금속 물질층; 및 상기 금속 물질층 위에 배열되는 소수성막을 포함한다. 여기서, 상기 금속 물질층으로 인가된 전원에 의해 상기 금속 전극층이 발열하여 상기 자가 세정장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되며, 제 1 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한 후 특정 기준 만족시 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치는 고체 물질층; 상기 고체 물질층 위에 배열되는 금속 물질층; 및 상기 금속 물질층 위에 배열되는 소수성막을 포함하며, 상기 금속 물질층은 일부분만 도전 물질이 도포되어 특정 패턴을 형성하는 패턴부 및 상기 패턴부의 외측 또는 내측에 배치된 발열부를 가진다. 여기서, 상기 패턴부를 이용하여 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적을 감지하고, 상기 액적이 감지되었다고 판단되면 상기 금속 물질층에 전원을 인가하여 상기 금속 물질층으로부터 열을 발생시켜 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적을 제거하며, 제 1 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한 후 특정 기준 만족시 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 방법은 도전 물질로 형성된 렌즈부에 제 1 전원을 인가하여 열을 발생시키는 단계; 및 상기 렌즈부의 외측 또는 내측에 위치한 발열부에 제 2 전원을 인가하여 열을 발생시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 렌즈부는 카메라 렌즈에 대응하여 위치하고, 상기 발열부로부터 발생한 열은 상기 렌즈부로 전달되며, 상기 렌즈부로부터 발생한 열 및 상기 발열부로부터 전달된 열에 의해 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되며, 상기 제 1 전원 및 상기 제 2 전원은 직류 전압이고, 제 1 전압을 상기 발열부로 인가하여 자가 세정 장치의 온도를 상승시키고, 상기 자가 세정 장치의 온도가 목표 온도에 도달하면 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 발열부로 인가한다.
본 발명에 따른 자가 세정 장치 및 방법은 카메라에 사용될 수 있으며, 전극층에 전원을 인가하여 열을 발생시켜 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적을 제거할 수 있다.
특히, 카메라 렌즈에 대응하는 위치에는 패턴화된 전극을 배치하고 상기 패턴화된 전극의 외측에는 전면이 도전 물질로 도포된 전극을 배열하므로, 상기 외측의 전극으로부터 발생된 열이 상기 패턴화된 전극으로 전달될 수 있고, 그 결과 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적이 더 잘 제거될 수 있다. 또한, 상기 카메라 렌즈에 대응하는 위치에는 패턴화되고 투명한 전극이 배치되므로, 상기 카메라의 시인성이 크게 저하되지 않는다. 즉, 상기 자가 세정 장치는 상기 카메라의 시인성을 보장하면서 표면에 존재하는 액적을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 자가 세정 장치는 상대적으로 높은 전압을 전극층으로 제공하여 목표 온도까지 상승시키고, 상기 목표 온도에 도달하면 상대적으로 낮은 전압을 상기 전극층으로 인가하여 상기 목표 온도를 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 발열 속도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극층의 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 자가 세정 장치를 이용하여 액적을 제거하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치의 전극층을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 감지 과정 및 액적 제거 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 전원 인가에 따른 전극층의 온도 변화를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 장치의 표면의 온도 변화를 도시한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극층의 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 자가 세정 장치를 이용하여 액적을 제거하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치의 전극층을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 감지 과정 및 액적 제거 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 전원 인가에 따른 전극층의 온도 변화를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 장치의 표면의 온도 변화를 도시한 도면들이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 자가 세정 장치 및 방법, 특히 카메라용 자가 세정 장치에 관한 것으로서, 발열을 이용하여 상기 카메라 표면에 존재하는 물 또는 서리 등의 액적을 증발시켜 제거할 수 있다. 결과적으로, 별도의 외부 구동 장치 없이도 액적을 효율적으로 제거할 수 있고 소형화가 가능할 수 있다.
또한, 상기 자가 세정 장치는 초기에 상대적으로 높은 전압을 인가하여 발열 속도를 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극층의 구조를 도시한 도면이며, 도 3 및 도 4는 도 1의 자가 세정 장치를 이용하여 액적을 제거하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 자가 세정 장치는 예를 들어 CCTV 등과 같은 카메라에 사용되는 세정 장치로서, 카메라 렌즈 모듈(100) 위에 순차적으로 배열되는 고체 물질층(102), 전극층(104) 및 소수성 절연막(106)을 포함할 수 있다.
고체 물질층(102)은 카메라 렌즈 모듈(100) 위에 배열되는 기저층이다.
전극층(104, 금속 물질층)은 고체 물질층(102) 위에 배열되며, 외부로부터 전원이 인가되면 줄의 법칙(Joule's law)에 따라 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 전극층(104)은 열을 발생시켜 소수성 절연막(106) 위에 존재하는 액적을 증발시켜 제거할 수 있다.
특정 사이즈, 예를 들어 3㎕ 초과의 액적은 상기 카메라의 표면이 기울어져 있고 소수성 절연막(106)의 소수성 특성에 의해 중력 방향으로 미끌어져 제거되며, 3㎕ 이하의 액적은 전극층(104)의 발열을 이용하여 제거할 수 있다. 3㎕ 이하의 액적은 사이즈가 작아서 중력 방향으로 잘 미끌어지지 않아서 소수성 특성만으로 제거하기가 쉽지 않은데, 본 발명의 자가 세정 장치는 열을 발생시켜 3㎕ 이하의 작은 액적을 증발시켜 제거할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극층(104)은 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈부(200) 및 발열부(202)를 포함할 수 있으며, 1㎛ 이하의 얇은 두께로 구현될 수 있다.
렌즈부(200, 패턴부)는 카메라의 렌즈에 대응하는 위치, 즉 전극층(104)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 이러한 렌즈부(200)는 카메라 렌즈에 대응하는 위치에 형성되며, 따라서 렌즈부(200)가 불투명하면 카메라의 이미지 품질을 저하시킬 수 있다. 이에, 렌즈부(200)를 빛이 잘 통과할 수 있도록 투명한 물질로 형성하면서 패턴화된 구조(예를 들어, 메쉬 구조)로 구현할 수 있다. 따라서, 렌즈부(200)는 열을 발생시키면서도 우수한 투과도를 가질 수 있다.
발열부(202)는 렌즈부(200)의 외측에 위치한 상태로 렌즈부(200)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 전면이 도전 물질로 도포될 수 있다. 바람직하게는, 발열부(202)는 발열 효율이 좋은 물질로 이루어지며 카메라 렌즈에 대응하지 않는 위치에 배치될 수 있다.
전원이 발열부(202)로 인가되면 발열부(202)로부터 열이 발생하며, 상기 발생된 열은 렌즈부(200)로 전달될 수 있다. 결과적으로, 렌즈부(200)의 액적 증발 효율이 높아질 수 있다. 물론, 렌즈부(200)에도 전원이 인가될 수 있다. 즉, 렌즈부(200)와 발열부(202)에 각기 전원, 예를 들어 직류 전압(DC)이 인가될 수 있다.
렌즈부(200)와 발열부(202)는 동일한 도전 물질로 이루어질 수도 있고 다른 도전 물질로 이루어질 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 렌즈부(200)와 발열부(202)는 각기 금속 물질, 금속 산화물(Metallic Oxides), 카본 물질, 폴리머 물질 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 금속 물질로는 은, 구리, 알루미늄, 니켈 등이 사용될 수 있고, 상기 금속 산화물로는 ITO, FTO, AZO, ZnO 등이 사용될 수 있으며, 상기 카본 물질로는 CNT(Carbon Nano Tube), carbon nanofiber, craphene 등이 사용될 수 있다.
렌즈부(200)와 발열부(202)를 비교하면, 렌즈부(200)는 부분적으로 패턴되어 전면이 전극으로 도포된 발열부(202)에 비하여 투과율이 우수한 반면에 단위 면적당 차지하는 면적이 작아서 단위 면적당 발생하는 발열량이 작을 수 있다. 이러한 작은 발열량으로 인한 액적 제거 효율의 저하는 발열부(202)로부터 전달된 열에 의해 보완될 수 있다.
소수성 절연막(106)은 전극층(104) 위에 배열되며, 예를 들어 절연막 및 소수성막을 포함할 수 있다. 즉, 전극층(104) 위에 절연막 및 소수성막이 순차적으로 배열될 수 있으며, 상기 소수성막 위에 액적이 존재할 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 자가 세정 장치는 도 3의 a1 내지 a3에 도시된 바와 같이 전극층(104)을 이용하여 열을 발생시켜 액적을 제거할 수 있다. 상세하게는, 상기 자가 세정 장치는 도 3의 b1에 도시된 바와 같이 3㎕ 초과의 액적은 중력 방향으로 미끌어뜨려 제거하고, 도 3의 b2에 도시된 바와 같이 3㎕ 이하의 액적은 열로 증발시켜 제거할 수 있다. 이러한 액적 제거 실험 결과는 도 4에서 보여진다.
한편, 상기 자가 세정 장치가 사용되는 기기의 종류에 따라 발열부는 패턴부의 내측에 위치할 수도 있다.
또한, 위에서는 상기 발열부가 전면이 도전 물질로 도포된 구조를 가졌으나, 일부분에 도전 물질이 도포되지 않을 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 자가 세정 장치는 카메라 렌즈 모듈(500) 위에 순차적으로 배열되는 고체 물질층(502), 다중 전극층(504) 및 소수성 절연막(506)을 포함할 수 있다. 즉, 다중 전극층(504)을 제외한 나머지 구성요소들은 도 1의 구성요소들과 동일하다.
다중 전극층(504)은 금속 물질층(510), 금속 물질층(510)의 하부에 배열되는 제 1 도전 물질층(512) 및 금속 물질층(510)의 상부에 배열되는 제 2 도전 물질층(514)을 포함할 수 있다. 즉, 다중 전극층(504)은 복수의 전극층들을 포함할 수 있다.
금속 물질층(510)은 도 1의 전극층(104)과 동일한 구조를 가질 수 있으며, 즉 중앙부는 패턴된 구조를 가지며 외각부는 도전 물질이 전면에 도포된 구조를 가질 수 있다.
제 1 도전 물질층(512)은 금속 물질층(510)의 하부에 배열된 상태로 금속 물질층(510)에 전기적으로 연결된다.
제 2 도전 물질층(514)은 금속 물질층(510)의 상부에 배열된 상태로 금속 물질층(510)에 전기적으로 연결된다.
특히, 도전 물질층들(512 및 514)은 전면이 도전 물질로 이루어지므로 우수한 투과도를 가져야 하며, 예를 들어 ITO 등과 같은 금속 산화물로 형성될 수 있다. 반면에, 금속 물질층(510)은 중앙부가 패턴되어 있어 투과도가 어느 정도 보장되므로, 발열 특성이 우수한 물질로 형성되는 것이 효율적이다.
물론, 금속 물질층(510) 및 도전 물질층들(512 및 514)은 투과도 및 발열 특성이 우수한 동일한 물질로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 금속 물질층(510)으로 전원, 예를 들어 DC가 인가되고 도전 물질층들(512 및 514)로는 별도의 전원이 인가되지 않을 수 있다. 이 경우, 금속 물질층(510)과 도전 물질층들(512 및 514)이 전기적으로 연결되어 있으므로, 금속 물질층(510)의 외각 영역에서 발생한 열이 패턴부로 많이 전달될 수 있으며, 그 결과 액적 제거 효율이 향상될 수 있다. 즉, 도전 물질층들(512 및 514)은 열을 발생시키지는 않고 열을 전달하는 역할을 수행한다.
다른 실시예에 따르면, 액적 제어 효율을 더 높이기 위하여 금속 물질층(510) 뿐만 아니라 도전 물질층들(512 및 514) 중 적어도 하나에도 전원, DC가 인가될 수 있다. 다만, 이 경우에는 자가 세정 장치의 구조가 복잡하여질 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 자가 세정 장치는 금속 물질층(510)의 상하부에 열을 전달하기 위한 도전 물질층(512 및 514)을 배열시켜 액적 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
위에서는, 금속 물질층(510)의 상하부에 도전 물질층들(512 및 514)을 배열시켰으나, 하나의 도전 물질층만 금속 물질층(510) 위에 배열될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 금속 물질층(510) 뿐만 아니라 도전 물질층(512 또는 514) 또한 중앙부가 패턴된 구조를 가질 수도 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 도전 물질층(512 또는 514)이 금속 물질층(510) 전체를 덮지 않고 패턴된 중앙부만을 덮도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 도전 물질층(512 또는 514)의 사이즈가 금속 물질층(510)의 사이즈보다 작을 수밖에 없다.
또 다른 실시예에 따르면, 도전 물질층(512 또는 514)은 금속 물질층(510)에 전기적으로 연결되지 않을 수도 있다. 이 경우에도 발열부로부터 발생된 열은 효율은 낮으나 도전 물질층(512 또는 514)을 통하여 패턴부로 전달이 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자가 세정 장치의 전극층을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 감지 과정 및 액적 제거 과정을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 자가 세정 장치의 전극층(또는 금속 물질층)은 렌즈부(600) 및 발열부(602)를 포함할 수 있다.
렌즈부(600, 패턴부)는 카메라 렌즈에 대응하는 부분으로 중앙부에 형성되며, 전기적으로 분리된 제 1 서브 렌즈부(600a, 제 1 서브 패턴부) 및 제 2 서브 렌즈부(600b, 제 2 서브 패턴부)를 포함할 수 있다. 상세하게는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 서브 렌즈부들(600a)과 제 2 서브 렌즈부들(600b)이 번갈아서 배열될 수 있다.
이 때, 각 서브 렌즈부들(600a 및 600b)은 도 6에 도시된 바와 같이 작은 액적 감지가 가능하도록 예를 들어 직사각형 형태의 작은 패턴 전극들로 구성될 수 있다.
발열부(602)는 렌즈부(600)의 외측에 배열되며, 렌즈부(600)와 전기적으로 분리될 수 있다.
이러한 발열부(602)는 전면이 도체 물질로 도포되어 있을 수 있다. 물론, 발열부(602)의 일부분에 도체 물질이 도포되어 있지 않을 수도 있다.
이러한 전극층을 이용하여 액적을 감지하여 제거하는 과정을 도 7을 참조하여 살펴보겠다.
우선 액적 감지 과정을 살펴보면, 제 1 서브 렌즈부들(600a)에 제 1 전원, 예를 들어 교류 전압(AC)이 인가되고, 제 2 서브 전원들(600b)에 제 2 전원, 예를 들어 교류 전압이 인가될 수 있다.
여기서, 제 1 서브 렌즈부(600a)와 제 2 서브 렌즈부(600b)가 전기적으로 분리되어 있으며, 물리적으로는 이웃하는 서브 렌즈부들(600a 및 600b) 사이에 유전체가 존재할 수 있다. 결과적으로, 이웃하는 서브 렌즈부들(600a 및 600b)은 그 자체로 저항이면서 캐패시터를 구현할 수 있다. 즉, 상기 자가 세정 장치는 서브 렌즈부들(600a 및 600b)을 이용하여 저항 변화 또는 캐패시턴스 변화를 측정할 수 있다. 이러한 측정 및 분석을 위해 액적 감지부(미도시) 및 제어부(미도시)가 별도로 존재할 수 있다.
상기 자가 세정 장치의 표면에 액적이 존재하면 상기 자가 세정 장치의 저항 또는 캐패시턴스가 변화하며, 상기 액적 감지부는 서브 렌즈부들(600a 및 600b)을 이용하여 저항 변화 또는 캐패시턴스 변화를 감지할 수 있다. 즉, 상기 액적 감지부는 상기 자가 세정 장치의 저항 변화 또는 캐패시턴스 변화를 감지하여 상기 자가 세정 장치의 표면에 액적이 존재하는 지의 여부를 판단할 수 있다.
상기 액적이 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재한다고 판단되면, 상기 제어부는 서브 렌즈부들(600a 및 600b) 및 발열부(602)에 각기 전원, 예를 들어 직류 전압를 인가하여 열을 발생시켜 상기 액적을 제거할 수 있다. 이 때, 서브 렌즈부들(600a 및 600b)과 전원부(미도시)가 폐회로를 구성하게 된다. 이 경우, 서브 렌즈부들(600a 및 600b)에 동일한 직류 전압이 인가될 수 있다. 또한, 동일한 직류 전압이 발열부(602)에도 인가될 수 있다.
물론, 서브 렌즈부들(600a 및 600b) 및 발열부(602) 중 적어도 하나에 다른 직류 전압이 인가될 수도 있다.
정리하면, 본 실시예의 자가 세정 장치는 서브 렌즈부들(600a 및 600b)을 번갈아 배열하고 전기적으로 분리시킨 구조로 구현하여 액적 감지 및 액적 제거를 모두 실현할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 금속 물질층의 하부에 얇은 두께의 제 1 절연막 및 제 1 도전 물질층이 순차적으로 배열되고, 상기 금속 물질층의 상부에 얇은 두께의 제 2 절연막 및 제 2 도전 물질층이 순차적으로 배열될 수 있다. 이 경우, 상기 도전 물질층들은 상기 금속 물질층에 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 다만, 이 경우에도 상기 금속 물질층의 발열부(602)로부터 발생된 열이 효율은 낮을 수 있으나 도전 물질층들을 통하여 패턴부(600)로 전달될 수 있다.
한편, 위에서는 자가 세정 장치를 카메라용으로 한정하였으나, 카메라로 한정되지 않고 차량 유리 등 다양한 응용들에 적용될 수 있다.
위에서는 전극층으로 전원을 인가하여 발열시키는 내용으로 설명하여 하나의 전원이 전극층으로 인가되는 것으로 인지할 수 있으나, 하기와 같이 복수의 전원이 전극층으로 인가될 수도 있다.
발열시키기 위하여 하나의 전원이 상기 자가 세정 장치 구동 시작시부터 지속적으로 인가되는 경우 목표 온도에 도달하기까지 수 십초에서 수분까지 걸릴 수 있다. 따라서, 상기 자가 세정 장치는 목표 온도까지 빠르게 상승시키기 위하여 복수의 전원을 순차적으로 인가할 수 있다.
도 8은 전원 인가에 따른 전극층의 온도 변화를 도시한 도면이고, 도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 세정 장치의 표면의 온도 변화를 도시한 도면들이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 크기가 다른 전압을 전극층(금속 물질층)으로 인가하였을 경우 특정 온도까지 도달하는데 걸리는 시간은 상기 전압의 크기에 반비례함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 자가 세정 장치는 상대적으로 큰 전압을 먼저 인가하여 목표 온도까지 빠르게 도달하도록 하고, 상기 목표 온도에 도달한 후에는 상대적으로 작은 전압을 스위칭 인가하여 목표 온도를 지속적으로 유지시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자가 세정 장치는 상대적으로 큰 전압을 상기 전극층의 발열부로 인가하여 목표 온도까지 빠르게 도달시킨 후 상대적으로 작은 전압을 상기 발열부로 인가하여 그의 온도를 상기 목표 온도로 유지시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 액적 감지를 위하여 패턴부가 서브 패턴부들을 포함하고 상기 서브 패턴부들과 상기 발열부로 각기 전원이 인가되는 경우, 상기 자가 세정 장치는 상대적으로 큰 전압을 상기 발열부로 인가하여 목표 온도까지 빠르게 도달시킨 후 상대적으로 작은 전압을 상기 발열부로 인가하여 그의 온도를 상기 목표 온도로 유지시킬 수 있다. 이때, 상기 서브 패턴부들로는 액적 감지를 위하여 교류 전압이 인가될 수 있고, 상기 발열부로는 직류 전압이 인가될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들어 목표 온도가 80℃인 경우 상기 전극층으로 2V 인가시 상기 목표 온도에 도달하기까지 약 120초가 소요되는 반면에, 6V 인가시 상기 목표 온도에 도달하기까지 약 4초가 소요됨을 확인할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 목표 온도 도달까지의 도달 시간이 전압에 반비례하는 것이 발열 전극층의 온도 변화 이미지로도 확인할 수 있다.
따라서, 상기 자가 세정 장치는 상기 목표 온도까지 빨리 도달하도록 예를들어 초기에 6V 전압을 인가하고, 상기 목표 온도에 도달한 경우 상기 목표 온도를 유지하기 위하여 2V 전압을 지속적으로 인가할 수 있다. 즉, 상기 자가 세정 장치는 상기 전극층에 상대적으로 높은 제 1 전압을 인가하여 빠른 시간 내에 목표 온도까지 표면의 온도를 상승시키고, 상기 목표 온도에 도달하면 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 인가하여 상기 목표 온도를 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 발열 속도를 개선하면서도 액적을 효율적으로 제거할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 500 : 카메라 렌즈 모듈
102, 502 : 고체 물질층
104 : 전극층(금속 물질층) 106, 506 : 소수성 절연막
200 : 렌즈부(패턴부) 202, 602 : 발열부
504 : 다중 전극층 510 : 금속 물질층
512 : 제 1 도전 물질층 512 : 제 2 도전 물질층
600 : 렌즈부(패턴부)
600a : 제 1 서브 렌즈부(제 1 서브 패턴부)
600b : 제 2 서브 렌즈부(제 2 서브 패턴부)
104 : 전극층(금속 물질층) 106, 506 : 소수성 절연막
200 : 렌즈부(패턴부) 202, 602 : 발열부
504 : 다중 전극층 510 : 금속 물질층
512 : 제 1 도전 물질층 512 : 제 2 도전 물질층
600 : 렌즈부(패턴부)
600a : 제 1 서브 렌즈부(제 1 서브 패턴부)
600b : 제 2 서브 렌즈부(제 2 서브 패턴부)
Claims (11)
- 자가 세정 장치에 있어서,
고체 물질층;
상기 고체 물질층 위에 배열되는 금속 물질층; 및
상기 금속 물질층 위에 배열되는 소수성막을 포함하되,
상기 금속 물질층으로 인가된 전원에 의해 상기 금속 전극층이 발열하여 상기 자가 세정장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되며,
제 1 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한 후 특정 기준 만족시 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 금속 물질층으로 인가하는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치. - 제1항에 있어서, 상기 금속 물질층은 일부분만 도전 물질이 도포되어 특정 패턴을 형성하는 패턴부 및 상기 패턴부의 외측 또는 내측에 배치된 발열부를 가지고, 상기 패턴부 및 상기 발열부에 전원이 인가되어 상기 패턴부 및 상기 발열부로부터 열이 발생하며, 상기 발열부로부터 발생된 열은 상기 패턴부로 전달되고, 상기 패턴부로부터 발생된 열 및 상기 발열부로부터 전달된 열에 의해 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제 1 전압을 상기 금속 물질층으로 인가하여 상기 자가 세정 장치를 목표 온도까지 상승시키고, 상기 목표 온도 도달시 상기 제 2 전압을 상기 금속 물질층으로 지속적으로 인가하여 상기 자가 세정 장치의 목표 온도를 지속적으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 자가 세정 장치는 카메라용 세정 장치이되,
상기 패턴부는 카메라 렌즈에 대응하여 상기 금속 물질층의 중앙부에 위치하고, 상기 발열부는 전면이 도전 물질로 도포되어 형성되며, 상기 고체 물질층은 상기 카메라 렌즈를 포함하는 카메라 렌즈 모듈 위에 배열되는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치. - 제4항에 있어서, 상기 패턴부 및 상기 발열부로 각기 직류 전압이 인가되고, 상기 패턴부와 상기 발열부는 전기적으로 연결되며, 상기 패턴부 및 상기 발열부는 투명한 금속 물질, 금속 산화물, 카본 물질, 폴리머 물질 또는 이들의 혼합 물질로 구현되는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 물질층 하부에 배열되며 상기 금속 물질층에 전기적으로 연결된 제 1 도전 물질층; 및
상기 금속 물질층 상부에 배열되며 상기 금속 물질층에 전기적으로 연결된 제 2 도전 물질층을 더 포함하되,
상기 제 1 도전 물질층은 상기 카메라 렌즈 모듈과 상기 금속 물질층 사이에 배열되고, 상기 제 2 도전 물질층은 상기 금속 물질층과 상기 소수성막 사이에 배열되며, 상기 발열부로부터 발생된 열이 상기 도전 물질층들을 통하여 상기 패턴부로 전달되고, 상기 도전 물질층들 중 적어도 하나는 전면이 도전 물질로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치. - 자가 세정 장치에 있어서,
고체 물질층;
상기 고체 물질층 위에 배열되는 금속 물질층; 및
상기 금속 물질층 위에 배열되는 소수성막을 포함하며,
상기 금속 물질층은 일부분만 도전 물질이 도포되어 특정 패턴을 형성하는 패턴부 및 상기 패턴부의 외측 또는 내측에 배치된 발열부를 가지되,
상기 패턴부를 이용하여 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적을 감지하고, 상기 액적이 감지되었다고 판단되면 상기 금속 물질층에 전원을 인가하여 상기 금속 물질층으로부터 열을 발생시켜 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적을 제거하며,
제 1 전압을 상기 금속 물질층으로 인가한 후 특정 기준 만족시 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 금속 물질층으로 인가하는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치. - 제7항에 잇어서, 상기 패턴부는 전기적으로 분리된 적어도 하나의 제 1 서브 패턴부 및 하나 이상의 제 2 서브 패턴부를 포함하되,
상기 제 1 서브 패턴부와 상기 제 2 서브 패턴부는 번갈아 배열되며, 상기 패턴부는 상기 발열부와 전기적으로 분리되고,
상기 제 1 서브 패턴부로 제 1 전원을 인가하고 상기 제 2 서브 패턴부로 제 2 전원을 인가함에 따라 발생한 상기 자가 세정 장치의 저항 변화 또는 캐패시턴스 변화가 감지되며, 상기 감지 결과를 통하여 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적이 감지되는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치. - 제8항에 있어서, 상기 제 1 전압을 상기 발열부로 인가하여 상기 자가 세정 장치를 목표 온도까지 상승시키고, 상기 목표 온도 도달시 상기 제 2 전압을 상기 발열부로 지속적으로 인가하여 상기 자가 세정 장치의 목표 온도를 지속적으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 자가 세정 장치는 카메라용 세정 장치이되,
상기 제어부의 제어에 따라 상기 제 1 서브 패턴부 및 상기 제 2 서브 패턴부로 제 3 전원이 인가되고 상기 발열부로 제 4 전원이 인가되며, 상기 전원들의 인가에 따라 상기 제 1 서브 패턴부, 상기 제 2 서브 패턴부 및 상기 발열부로부터 열이 발생하여 상기 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되고,
상기 제 1 전원 및 상기 제 2 전원은 각기 교류 전압이며, 상기 제 3 전원 및 상기 제 4 전원은 각기 직류 전압인 것을 특징으로 하는 자가 세정 장치. - 도전 물질로 형성된 렌즈부에 제 1 전원을 인가하여 열을 발생시키는 단계; 및
상기 렌즈부의 외측 또는 내측에 위치한 발열부에 제 2 전원을 인가하여 열을 발생시키는 단계를 포함하되,
상기 렌즈부는 카메라 렌즈에 대응하여 위치하고, 상기 발열부로부터 발생한 열은 상기 렌즈부로 전달되며, 상기 렌즈부로부터 발생한 열 및 상기 발열부로부터 전달된 열에 의해 자가 세정 장치의 표면에 존재하는 액적이 제거되며, 상기 제 1 전원 및 상기 제 2 전원은 직류 전압이고,
제 1 전압을 상기 발열부로 인가하여 자가 세정 장치의 온도를 상승시키고, 상기 자가 세정 장치의 온도가 목표 온도에 도달하면 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 상기 발열부로 인가하는 것을 특징으로 하는 자가 세정 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220037099A KR20230139026A (ko) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 다중 전압 인가 방식을 이용한 발열 전극층 기반의 자가 세정 장치 및 방법 |
| PCT/KR2022/015956 WO2023068805A1 (ko) | 2021-10-20 | 2022-10-19 | 발열, 다중 전압 인가 또는 진동을 이용하는 자가 세정 장치 및 방법 |
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| KR1020220037099A KR20230139026A (ko) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 다중 전압 인가 방식을 이용한 발열 전극층 기반의 자가 세정 장치 및 방법 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102277844B1 (ko) | 2017-11-22 | 2021-07-16 | 한국단자공업 주식회사 | 카메라의 이물질제거장치 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102277844B1 (ko) | 2017-11-22 | 2021-07-16 | 한국단자공업 주식회사 | 카메라의 이물질제거장치 |
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