CN102884471A - 一种个人通信设备的附加装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种个人通信设备，例如智能手机（1），其包括有一设置有摄像机（4）的主体（2），所述摄像机（4）具有透镜（5）。一种用于所述个人通信设备的附加装置（6）通过上盖（8）可拆卸式安装于主体（2）上。附加装置（6）还包括一设置为将来自于全景视野的光线反射到透镜中的光学装置（7）。光学装置（7）包括一凸面镜（9），其优选地将360°视野中的光线反射到摄像机（4）中。这种设置使得使用者能够完全捕获其周围的图像，这样如同使用者所经历的一样，所述图像就是瞬间时刻的客观记录。相对于现有的装置而言，本发明更为轻便和多用。

Description

一种个人通信设备的附加装置

技术领域

本发明涉及一种个人通信设备（PCD）的附加装置，例如移动电话，个人数字助理，或其它便携式个人计算机。本发明还涉及附加装置和PCD的组合。

背景技术

近年来，PCD的使用出现了大规模的增长，因为这种设备已经变得更轻，更便宜以及具有更强的处理能力和电池使用寿命。这种设备的功能也有所增加：例如，移动电话，除打电话和发送SMS消息以外，典型地结合了以下特征，比如音乐和视频播放，游戏以及网页浏览。PCD的另一个典型特征是具有内置摄像机。这种摄像机的使用已被证明越来越流行。然而，由于这种摄像机受限的技术参数，它们仅仅趋向用于简单的快照。

发明内容

本发明提供了一种个人通信设备的附加装置，所述个人通信设备包括一含有摄像机的主体，所述附加装置包括一相对于所述摄像机的透镜以固定关系可拆卸地安装于所述主体上的光学装置，所述光学装置设置为将从全景视野中采集到的光线反射到所述透镜中。

本发明进一步提供了一种具有包含摄像机的主体的个人通信设备和附加装置的组合，所述附属加装置包括一相对于所述摄像机的透镜以固定关系可拆卸地安装于所述主体上的光学装置，所述光学装置设置为将从全景视野中采集到的光线反射到所述透镜中。

具有全景视野的可拆卸式光学装置在拍照时相对于迄今为止传统的内置摄像机而言可提供给使用者更多功能。本发明提供给使用者和图像观察者对于周围环境全视野的，令人激动万分的以及身临其境的体验。

优选地，所述光学装置设置为可从至少180°的全景视野中反射光线，更为优选地，可从大体上360°的全景视野中反射光线。这种设置使得使用者能够完全捕获其周围的图像，这样所述图像就是使用者所经历的某个瞬间的客观记录。就这一点而言，例如，这种图像可用于新闻，记录犯罪现场，测量以及保险调查。

有利地，所述光学装置包括光线捕获装置，例如透镜或反射镜，其设置于一外壳内。所述光学装置具有工作位置和贮存位置。所述光学装置可通过所述光线捕获装置和外壳部分之间的相对运动在工作位置和贮存位置之间进行调节。在贮存位置，所述光线捕获装置由所述外壳保护其免受损坏。本发明还提供了一由使用者操作的机构使得使用者能够通过相对于外壳部分移动所述光线捕获装置来控制光学装置的位置，或者反之亦然。

优选地，所述附加装置包括一上盖，所述上盖可拆卸式安装于所述PCD的主体的一部分上。当所述光线捕获装置位于贮存位置时，其由所述上盖的一部分所保护。所述上盖可通过卡口配合或滑动配合装置或通过使用紧固件安装于所述主体上。所述上盖可由弹性材料制成，例如橡胶，在这种情况下，所述上盖可简单地拉伸到所述主体上。

所述光学装置优选设置为当附加装置安装于所述个人通信设备的主体上时，所述光线捕获装置的光轴横向于所述摄像机透镜的光轴。这使得各组件之间可紧密设置。所述光学装置优选包括反射镜装置，其设置为以潜望镜的方式将光线反射至所述摄像机的透镜。

PCD 可包括有软件，所述软件设置为对来自于光学装置的数据进行处理，并将其转换为图像以在所述个人通信设备的显示屏上进行显示。这可以提供实时图像捕获和显示。

光线捕获装置可能是反射镜或者透镜。一合适的反射镜为凹面状，具有由三次方程所定义的反射面形状。

所述个人通信设备可以是移动电话，智能手机，个人数字助理，便携式个人计算机，例如台式机或笔记本或掌上游戏机。术语“个人通信设备”还包括计算机外设，游戏控制器以及与其他电子设备进行通信的配件。

专利CA 2363775公开了一种全景成像装置，包括一光学系统，所述光学系统包含设置为捕获场景360°图像的凸面镜。在一个实施例中，所述成像装置包括一轨道，传统摄像机安装于该轨道上，并且可滑动式移向和远离所述光学系统。在另一实施例中，所述凸面镜为所述摄像机的组成组件。该文件所公开的装置缺少本发明所述装置的多功能性，方便性以及可携带性。

附图说明

本发明将通过实例并参考附图进行说明，其中：

图1是个人通信设备（PCD）和根据本发明的、位于第一位置时的附加装置的透视图；

图2是图1所示的PCD和位于第二位置时的附加装置的正视图；

图3是图1和图2所示的PCD和位于第二位置时的附加装置下方的后透视图；

图4a是图1-3所示的PCD和位于第一位置时的附加装置的部分截面侧视图；

图4b是图1-3所示的PCD和位于第二位置时的附加装置的部分截面侧视图；

图5是PCD和根据本发明一替换实施例所构建附加装置的正视图；

图6分开地出示了PCD和根据本发明另一替换实施例所构建的附加装置，所述附加装置位于第一位置；

图7是图6所示的PCD和附加装置的后视图，附加装置安装于所述PCD上并位于第二位置；

图8是图7所示PCD和附加装置的部分截面侧视图；

图9是图7所示PCD和附加装置的正面透视图；

图10是PCD和根据本发明另一替换实施例所构建的附加装置的正面透视图；

图11a是根据本发明另一替换实施例所构建的附加装置在第一位置的侧剖视图；

图11b是图11所示的附加装置在第二位置的侧剖视图。

在说明书中类似的附图标记自始至终指向类似的部件。

具体实施方式

参考图1-4，其出示了一种以智能手机形式存在的个人通信设备，并以参考数字1进行标识。所述手机1包括遮盖所有组件和所述智能手机电路的主体2。主体2还包括一大的触摸感应屏幕3，使用者围绕所述智能手机的特点利用该触摸感应屏来进行导航并与其互动。屏幕3还用于显示图像和播放视频以及玩游戏。一摄像机4（图4a和4b）整合于主体2内部。所述摄像机4包括简单透镜5和电子图像传感器（没有出示），例如CCD或CMOS传感器芯片。由摄像机4所捕获的图像和视频的连续镜头可被显示于屏幕3上。所述手机1还包括其他组件，例如收发器，微芯片（例如SIM卡），扩音器，红外传感器，数据存储装置和电池，但是这些组件并不构成本发明的基础，因此不会在此进行详述。

手机1上设置有一附加装置6。所述附加装置6包括一光学装置7和一上盖8。上盖8使得所述光学装置7相对于摄像机4的透镜5以固定关系可拆卸地安装于所述主体2上。所述固定关系包括一预设的、相对于透镜5的位置和方向。在该实施例中，所述光学装置7从所述手机1的宽侧延伸出来，其中所述手机1所在的平面大致上与透镜5所在的平面平行。上盖8的一部分8a设置为遮盖所述光学装置7。在该实施例中，上盖8的一部分8b设置为配合安装于所述手机1上相对于屏幕3所形成的那个面的相反面上，这样所述上盖8就安装于透镜5上。所述光学装置7设置为从全景视野中捕获光线，并将其反射到透镜5中。

图4a和4b中出示了光学装置7的更多细节。光学装置7包括一以凸面镜9形式存在的光线捕获装置、平面镜10和透镜11、12。凸面镜9具有倒置的圆顶形状，且设置为从大体上360°的全景视野中捕获光线。凸面镜9的反射表面轮廓可通过三次函数进行定义。利用基于三次函数的几何投影是考虑到反射镜具有产生的垂直视野。可选地，所述反射镜可具有部分球面反射表面。在该实施例中，凸面镜9从地平线上52°和地平线下52°的视野中捕获光线，达到总体上104°的垂直视野。

凸面镜9在上盖8的一部分8a内通过一从凸面镜的中心区域延伸到透明的窗口14的杆13得到支撑。所述窗口14通过调节机构15可移动地连接到所述上盖的一部分8a的内部（图3）。调节机构15允许使用者移动所述窗口14，因此所述光学装置7的凸面镜9位于贮存位置（图1和4a）和工作位置（图2，3,4b）之间。调节机构15将在说明书中得到详细说明。在贮存位置，所述凸面镜9通过其外壳保护其免受损坏，所述外壳包括上盖8的一部分8a。凸面镜9可进一步通过一帽盖16进行保护。所述帽盖16在贮存位置与上盖8的一部分8a紧密接触。帽盖16与上盖8采用相同的材料制造以使得设计富于美感。

在图2、3和4b所示的工作位置中，所述凸面镜9从场景中捕获光线并沿第一光轴17对光线进行传导，所述第一光轴17与杆13相一致。来自于凸面镜9的光线经过窗口14和第一透镜11。平面镜10横向于第一光轴17；在该实施例中，其与所述第一光轴呈45°角。因此，到达所述平面镜10的光线以大体上90°的角进行反射。平面镜10所反射的光线在被摄像机4的透镜5接收前经过可能为大型透镜的第二透镜12。所述摄像机4的透镜5具有第二光轴18。由平面镜10所反射的光线大体上与第二光轴18平行。因此，光学装置7相对于手机1的摄像机4以固定关系设置。从场景中所捕获以及由凸面镜9所反射的光线以潜望镜的方式沿着第一光轴17被传送至所述摄像机4的透镜5。

应该注意到的是，因此由所述光学装置7所生成以及由所述摄像机4的图像平面所接收的图像将会是一扭曲的圆形图像。因此，手机1需要装载软件以对图像数据进行处理并将其图像元素转换为直角坐标。这种程序可由使用者下载作为与所述手机1相适合的应用程序。这种程序要求相对较低的处理能力，并因此由所述光学装置所产生的图像可能为“打开的（unwrapped）”且在非常短的时间内显示于屏幕3上。因此，可以设想屏幕3可能被使用者用作虚拟取景器，如图2中的示意性描述。

当使用者对显示于屏幕3上的场景图像感到满意时，使用者可简单地启动所述摄像机4以将当前显示的图像存入电话的存储器中。使用者可从存储器中调用所述图像以将其显示在屏幕3上。使用者然后可控制手机1和触摸感应屏幕3来操控图像，对图像的局部进行放大，并滚动显示于屏幕上的全景。使用者还可以对图像特征进行标记，例如地标或人，并可上传图像到社交网站，博客，图片分享网站或新闻渠道。可选地，所述图像可作为电子邮件的附件传送或作为多媒体消息传送。捕获图像的过程已经相对于静态图像得以描述，但是，当然，视频连续镜头也可通过本发明来制作，然后如上所述进行发布或分配。

如上所述，本发明提供了一调节机构15以使得使用者能够相对于其外壳（上盖的一部分8a）在贮存位置和工作位置之间移动所述凸面镜9。调节机构15可采取多种形式。例如，以螺旋形弹簧（没有出示）形式存在的弹性装置可连接到透明窗口14上，这样当所述凸面镜9位于贮存位置上时所述弹簧就会处于压缩或拉伸状态。一使用者可操作的按钮19设置于一显著位置，当按压时，引起弹簧释放，这样所述透明窗口14通过弹簧的弹力向上驱动。因此，所述凸面镜9以快速和有效的方式展开并且置于所述工作位置。

在使用后，使用者会希望将所述凸面镜9回置到贮存位置以对其进行保护。在该实施例中，本发明提供了一滑块机构，包括一可在槽21中滑动式移动的促动器20，其中槽21形成于上盖8的一部分8a中。所述促动器20与透明的窗口14相连，当使用者沿所述槽21滑动促动器20时，所述凸面镜9平稳地缩回到上盖8的保护部分8a中。本发明可提供一闩锁来将所述凸面镜9保持在贮存位置。所述促动器20可方便地采用拇指握把的形式。

上盖8进一步包括一设置为容纳三脚架安装螺钉的螺纹孔22。因此，使用者可将附加装置6和手机1安装到一三脚架上以提供拍摄图像以及记录连续镜头的稳定位置。孔22还可以用于将所述附加装置6固定到所需要的位置。

光学装置7可从遮盖它的上盖8的一部分8a上移除，这样光学装置可与其他摄像机一起使用。可选地，遮盖所述光学装置7的上盖部分8a可从所述部分8b上拆卸出来以与其他装置一起使用，当需要时可重新安装。

图5出示了第一可选实施例。在该装置中，所述凸面镜9及与其相关的光学组件设置于一较大的外壳23中。外壳23包括孔24，使用者可将包含有所述摄像机4的透镜5的手机1尾部插入到所述孔24中。孔24如此设置，即当手机插入其中时，所述光学装置7相对于透镜5具有固定关系。可以设想，所述光学装置将会与图4b所描述的光学装置非常类似，光线以潜望镜的方式被所述凸面镜9捕获并被反射到透镜5中。

图6-9中出示了另一可选实施例。在该装置中，所述光学装置7设置于与上盖26可拆卸式安装的外壳25内，所述上盖26可拆卸式安装于手机1上。如前所述，所述上盖26安装于所述手机1的一相对于包含所述屏幕3的表面的相反表面上。上盖26包括一导向件27。当上盖26安装到手机1上时，所述导向件27就与手机1上的透镜5相邻。外壳25具有支托28，其与所述导向件27配合工作。使用者可将所述支托28滑入导向件27中以将外壳25安装到上盖26上。这种设置方便了所述光学装置7到手机1上的安装及其移除。上盖26还包括设置为容纳三脚架安装螺钉的螺纹孔22。

在该实施例中，手机1在与来自于图1-4中所示的实施例不同的位置和方向上使用，光学装置7从手机的窄侧伸出。该设置的优点在于，在使用中，所述光学装置7可从大的垂直视野中捕获光线而手机1不会意外出现在捕获到的图像中。许多PCD手机包括有陀螺仪以对所述PCD的方位进行检测，这样屏幕3上自动显示给使用者的图像就会处于正确方位。

如前所述，所述光学装置7包括一设置为从全景视野中捕获光线的凸面镜9。如上所述，平面镜10和透镜11、12设置为以潜望镜方式将光线反射到手机1的摄像机4的透镜5中。在该实施例中，所述窗口14，并因此所述凸面镜9，稳定地设置于所述外壳25中。外壳25的一部分形成一护板29，其设置为在贮存位置对所述凸面镜9进行保护（图6）。光学装置7通过将所述护板29从凸面镜9上移开来而进入工作位置(图7-9)，这样它就可以暴露于场景中的光线下。

为了将所述光学装置7置于工作位置，使用者要按下所述护板29上以按钮30形式存在的促动器。促动器从护板29遮盖所述凸面镜9的位置释放所述护板29，这样使用者就可以滑下护板露出凸面镜以供使用。外壳25包括肩部25a，当所述护板29被移动到工作位置时，所述肩部25a起到使其停止的作用。当使用者使用完光学装置7后，他会简单地将所述护板29往回滑动直到护板29遮盖凸面镜9，以保护其免遭灰尘损坏。使用者可以选择将安装于上盖26上的外壳26保留在手机1上，或者可将所述外壳（并因此所述光学装置7）从上盖上移开以在传统的方式下使用摄像机4和手机1。

图11a和11b出示了本发明的另一可选实施例。在这些图中只有附加装置6’被出示。附加装置6’以与图6-9中所示的附加装置相类似的方式和相同的方向通过支托28安装于所述手机1上。图11a和11b中的附加装置在其光学装置7的结构上与前述实施例中的不同。

光学装置7包括一凸面镜9，与前述实施例一样，设置为从全景视野中捕获光线。凸面镜9通过一紧固件例如螺钉32a安装于所述从凸面镜的中心区域延伸出的杆13上。螺钉紧固件32a插入到所述凸面镜9后部的非反射侧面中。一塞子33设置为遮盖所述螺钉紧固件32a以避免使用者损坏所述螺钉。塞子33可形成所述帽盖16的一部分，或者由帽盖16所遮盖。在该实施例中，杆13的另一端安装到一大的透镜34上。该透镜34替代了先前所述设置的窗口14以及第一透镜11。另一紧固件32b通过所述透镜34插入到杆13的一端。这使得所述杆13-并因此所述凸面镜9-相对于所述透镜34设置到一确定的位置和方位上。如前所述，光学装置7进一步包括一平面镜10和第二透镜12，在使用中，所述反射镜10设置为将来自凸面镜9的光线反射到透镜12中。

平面镜10和透镜12、34方便地封装于一套管35内。所述套管35具有一闭合的端部以及一以螺旋弹簧36形式存在的弹性部件，所述螺旋弹簧36抵靠套管的闭合端部，当其通过使用者按压按钮从图11a所示的贮存位置释放时，可促动所述光学装置滑动到图11b所示的工作位置。这种在套管中布置组件的设置简化了光学组件的安装和校准。因此，光学装置7的主要组件相对于彼此而言在贮存位置和工作位置具有相同的固定关系，这就在使用中减少了误对准出现的机会。这种设置使得光学成像装置更为可靠和稳健。透镜34，反射镜10，套管35以及第二透镜12甚至可以一体化制造。该实施例进一步包括一盖玻片37，其用于保护所述透镜12免受损坏。

图10出示了本发明一进一步可选实施例。在该设置中，光学装置7设置于一细长的外壳31中，所述外壳31可附加到并从所述手机1的上盖26上移除，正如同图6-9中所示的实施例一样。细长的外壳31如此设置，即当它安装到所述手机1上时，它会延伸到所述手机的端部。所述细长外壳31具有一平扁端31a，其与所述手机的边缘相邻接并起到稳定器的作用，以使得所述全景光学装置7和手机1的组合体在使用过程中可置于一水平面。本发明为图1-4的实施例以及图5的实施例提供一相似的设置。

可在不超出本发明保护范围的情况下做出进一步修改。例如，上盖8,26可设置为以卡口配合方式安装到所述手机1的主体2上或者可选地设置为滑过主体的一表面。上盖可以由弹性材料，例如橡胶制造，在这种情况下，所述上盖可设置为延伸过所述主体2的侧壁。可选地，紧固件可用于将所述上盖安装到主体2上，要考虑到需要使得屏幕3前没有障碍物。上盖可使用任何合适的材料制造：橡胶已经在上面描述过，但是还可使用塑料，金属，织物或皮革。也可以使用合成材料。使用塑料材料的优点在于可以获得多样化的颜色，图案以及质地。

附加装置的尺寸和轮廓将取决于多个因素，包括光学装置7的配置，PCD主体2的尺寸和形状，以及PCD内置摄像机的位置和方向。

光线捕获装置无需一定是凸面镜9，其可以使用多个平面镜或多面镜，虽然其图像质量比不上使用凸面镜所达到的效果。可选地，可使用合适的全景透镜，或透镜与反射镜的组合。还可以使用鱼眼型透镜，然而，应当注意的是，由鱼眼型透镜所获取的图像容易失真，因此就需要额外的处理来产生良好的图像质量。

由光学装置7所捕获的全景视野无需一定是360°。例如，所述光学装置7可配置为产生180°的全景。此外，垂直视野可能会由于使用不同尺寸的凸面镜9而发生变化。范围为90°-120°的垂直视野是容易获得的。

凸面镜9的第一光轴17和摄像机4的透镜5的第二光轴18不一定需要精确垂直；可选的可能设置是第一光轴和第二光轴彼此横向布置。

与图1-4中实施例相关的调节机构15作为用于所述凸面镜9的展开和回缩的各自独立的机构在上文得到了说明，但本发明也可以提供一组合式的机构。如上所述，所述调节机构可能为完全机械式的，或者为机电式，例如，可以根据使用者的要求通过使用伺服电机来调节所述凸面镜9的相对位置及其保护上盖或护板。可选地，光学装置7可设置为永久保持在工作位置上，虽然这具有凸面镜9易于受到损坏的缺陷。

本发明除了获得全景场景的拍照和视频连续镜头以外还具有很多应用。本发明可与全球定位系统（GPS）结合使用以达到导航的目的或者所谓的增强现实应用。在增强的现实中，当观察场景图像时，使用者会看到额外的数据层。例如，该数据会警示使用者正位于餐馆，地标或公共交通设施附近。在提供全景图像时，使用者能够看到来自于四周的数据，而非仅仅直接来自于其前方的场景。本发明还可以作为安全装置使用，其可简单地安装在家中以用于监控场景或检查年迈者或身体虚弱者的健康状况。本发明还可以在游戏应用中使用：由使用者所获取的图像可并入到视频游戏中。附加装置本身可在视频游戏应用中用作控制器：来自于光学系统的数据和图像可自动与游戏装置进行通信，然后可利用所述游戏装置达到身临其境的游戏环境。本发明还可以与设计或计划软件结合使用以达到环境设计或场地管理的目的。

Claims (16)

1.一种个人通信设备的附加装置，所述个人通信设备包括有一包含有摄像机的主体，所述附加装置包括有一设置为相对于所述摄像机的透镜以固定关系可拆卸地安装于所述主体上的光学装置，所述光学装置设置为将从全景视野中采集到的光线反射到所述透镜中。

2.根据权利要求1所述的附加装置，其中所述光学装置设置为从至少180°的全景视野中反射光线。

3.根据权利要求1或2所述的附加装置，其中所述光学装置设置为从大体上360°的全景视野中反射光线。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的附加装置，其中所述光学装置包括一置于外壳中的光线捕获装置，并且所述光学装置通过所述光线捕获装置和外壳部分之间的相对运动在工作位置和贮存位置之间进行调节。

5.根据权利要求4所述的附加装置，进一步包括一调节机构，用户对所述调节机构进行操作以在所述工作位置和贮存位置之间对所述光线捕获装置和外壳部分中一个的位置进行控制。

6.根据权利要求4或5所述的附加装置，其中所述光线捕获装置具有第一光轴且所述摄像机的透镜具有第二光轴，所述光学装置和主体之间的固定关系是所述第一光轴横向于第二光轴。

7.根据权利要求6所述的附加装置，其中所述光学装置进一步包括一反射镜装置，所述反射镜装置设置为将来自于大体上平行于所述第一光轴的方向上的光线反射到大体上平行于所述第二光轴的方向上。

8.根据权利要求4-7中任一权利要求所述的附加装置，其中所述光线捕获装置包括一凸面镜。

9.根据权利要求7或8所述的附加装置，其中所述光线捕获装置和反射镜装置在所述贮存位置和工作位置中均位于互相相关的预定位置和方向。

10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的附加装置，进一步包括一上盖，所述上盖的第一部分设置为遮盖所述光学装置的至少一部分，其第二部分可拆卸式安装于所述个人通信设备的主体上。

11.根据权利要求10所述的附加装置，其中所述上盖的第二部分具有弹性，这样就可以通过拉伸它使之安装于所述主体上。

12.根据权利要求10或11所述的附加装置，其中所述上盖的第二部分通过紧固件可拆卸式安装于所述主体上。

13.根据权利要求10所述的附加装置，其中所述上盖的第二部分通过卡口配合或滑动配合装置可拆卸式安装于所述主体上。

14.一种具有包含有摄像机的主体的个人通信设备和附加装置的组合，所述附加装置包括一相对于所述摄像机的透镜以固定关系可拆卸地安装于所述主体上的光学装置，所述光学装置设置为将从全景视野中采集到的光线反射到所述透镜中。

15.根据权利要求14所述的一种具有包含有摄像机的主体的个人通信设备和附加装置的组合，其中所述个人通信设备为以下设备之一：移动电话，智能手机，个人数字助理，便携式个人计算机，或掌上游戏机。

16.一种对场景全景图像进行记录的方法，包括以下步骤：将一光学装置设置于具有摄像机的个人通信设备上以使得所述光学装置相对于摄像机的透镜具有固定关系，所述光学装置设置为将从全景视野中采集到的光线反射到所述透镜中；以及通过所述摄像机检测和记录所述全景视野的图像。

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