Die Erfindung betrifft ein Gerät, das mit einer Digitalkamera ausgestattet ist, wobei der Bildsensor und seine Optik-Begleitelemente, innerhalb des Bild- oder Videoaufnahme-Gerät (Träger-Geräts), beweglich sind.The invention relates to a device that is equipped with a digital camera, wherein the image sensor and its optical accompanying elements, within the image or video recording device (carrier device), are movable.
Die Digitalkamera ist in einem kompakten Kugel-Gehäuse eingebaut und in eine statisch in dem Träger-Gerät eingebaute Kammer, die wie eine Hohlsphäre gestaltet ist, platziert. Das Kugel-Gehäuse ist in der Lage in nahezu beliebige Richtungen innerhalb des Träger-Geräts gesteuert schnell sich zu drehen und somit auch schnell bewegliche Ziele zu erfassen, ohne dass es erforderlich ist, das ganze Gehäuse des Träger-Geräts, in dem die Digitalkamera eingebaut ist, zu bewegen. Die Erfindung findet Anwendung in Geräte aller Art, die ein Bildaufnahme-Sensor aufweisen, wie z. B. Digitalkameras aller Art (Videokameras, digitale Kleibildkameras, digitale Spiegelreflex Digitalkameras), Notebook, Smartwatch (eine Art Armbanduhr mit PC-ähnliche oder Smartphone Funktionen), Tablett-PC, sowie Webcams, Drohnenkameras, Fahrzeugkameras oder Überwachungskameras, Datenbrille, Virtual-Reality-Brille, Mobiltelefon, unter anderen Smartphone, Endoskopie-Kamera, andere medizinische Geräte, die eine Digitalkamera aufweisen, etc.. Das System ist in der Lage den Digitalkamera-Sensor und dessen Optik in all diese Geräte zu bewegen oder zu drehen und das gesteuert in beliebige Richtung. Nicht das ganze Träger-Gerät der Digitalkamera wird bewegt oder gedreht, sondern lediglich der Bildsensor mit seiner Optik innerhalb des Träger-Geräts, fast wie ein menschliches Auge.The digital camera is mounted in a compact ball-shaped housing and placed in a chamber that is statically built into the carrier device and shaped like a hollow sphere. The ball housing is able to turn in almost any direction within the carrier device controlled quickly and thus also to detect fast moving targets, without the need to, the entire housing of the carrier device in which the digital camera installed is to move. The invention finds application in devices of all kinds, which have an image sensor, such. B. Digital cameras of all kinds (video cameras, digital Kleildildkameras, digital SLR digital cameras), notebook, smartwatch (a kind of wristwatch with PC-like or smartphone functions), tablet PC, as well as webcams, drone cameras, vehicle cameras or security cameras, data glasses, virtual reality Glasses, mobile phone, among other smartphone, endoscopy camera, other medical devices that have a digital camera, etc. The system is able to move or rotate the digital camera sensor and its optics in all these devices and controlled in any direction. Not all of the digital camera's carrier device is moved or rotated, just the image sensor with its optics within the carrier device, almost like a human eye.
Insbesondere ist das System perfekt für kleine Geräte geeignet, die eine Digitalkamera aufweisen, wie z. B. Mobiltelefone (Smartphone), Tablett-PC-s, Notebooks/Netbooks, Datenbrille, VR-Brille (Virtual-Reality Brille), Smartwatch, unbemannte ferngesteuerte Drohnen, Roboter, Endoskope, etc. Nahezu jedes Tablett-PC, Notebook oder Mobiltelefon/Smartphone weist heutzutage eine eingebaute Digitalkamera auf, meistens davon sogar zwei. Zwei Digitalkameras sind manchmal notwendig, um mit einer die Umgebung zu fotografieren oder Videos zu machen und mit der anderen Digitalkamera eine Videokonversation über Anbieter, die solche Dienste anbieten (z. B. Facebook, Skype, Tanga oder, Viber, X8, Aquila, etc.) zu ermöglichen. Weil der Einbau einer Digitalkamera aufwändig ist und auch weil die Teile nicht ganz günstig sind, werden in der Regel eine schwächere, minderwertige Frontkamera für Videokonversationen und Selbstporträts (sogenannte Selfies) und eine bessere Rückkamera für Bildmotiv- oder Videoaufnahmen eingebaut. Der Einbau von zwei Digitalkameras bringt noch weitere Nachteile mit sich. Der Platz in einem Smartphone wird dabei ziemlich eng für weitere Erweiterungen oder technische Neuigkeiten. In der Regel besetzt das meiste Platz in einem Smartphone der Akku. Aber auch die Digitalkameras und deren Steuerung sind nicht ganz zu vernachlässigen. Der Einbau einer schwächeren, minderwertigeren Frontkamera bringt weitere Nachteile mit sich. Die übertragene Videoqualität über Videochat-Programme ist über die Frontkamera ziemlich schlecht. Während die Rückkamera meistens gute Fotos oder Videos erstellen kann, kann die Frontkamera in der Regel minderwertige Bilder aufnehmen. Dadurch, dass das Internet heutzutage immer schneller wird, es liegt am Interesse der Benutzer, Bilder oder Videos mit hoher Qualität zu übertragen, auch die mit der Frontkamera gemacht. Zudem viele Menschen sich selber fotografieren (sog. Selfies), ist eine gute Bildqualität von der Frontkamera wünschenswert. Für die Film-/Video- oder Bild-Aufnahme wird bei einem Mobiltelefon ein Bildsensor verwendet, nach dem sich auch die Bildauflösung richtet. Bedingt durch die kleine Abmessungen der optischen Linse sowie sehr kleine Sensoren ist die Bildaufnahme besonders anfällig für Bildrauschen. Auch bei guten Lichtverhältnissen können nur mäßig wertige Bilder erzeugt werden, verglichen mit herkömmlichen Digitalkameras. Es ist ja auch klar, das bei solche extrem kleinen Bildsensoren und auch Mini-Linsen nur wenig Licht aus dem Umfeld, bzw. Bildmotiv ankommt und die fehlende Lichtinformation über elektrische Wege kompensiert wird. Hinzu kommt auch dass die Sensor-Mikro-Bauteile in sehr engem Raum angeordnet sind, was zu Feld-Wechselwirkungen kommt und bei dem Daten-Signal-Transfer Interferenzen entstehen, somit kein „sauberer Transport” gewährleistet werden kann, was zum Bildrauschen führt. Erst wenn Organik-Photo-Sensor Technologie auf dem Vormarsch kommt, dann werden die Bilder weitgehend besser.In particular, the system is perfectly suited for small devices that have a digital camera, such as a digital camera. Mobile phones (smartphone), tablet PC's, notebooks / netbooks, data glasses, VR glasses (virtual reality glasses), smartwatch, unmanned remote-controlled drones, robots, endoscopes, etc. Almost any tablet PC, notebook or mobile phone / Smartphone today has a built-in digital camera, mostly even two. Two digital cameras are sometimes necessary for one to take pictures of the environment or to make videos, and for the other digital camera to make a video conversation about providers offering such services (eg Facebook, Skype, Tanga or, Viber, X8, Aquila, etc .). Because the installation of a digital camera is complex and also because the parts are not very cheap, usually a weaker, inferior front camera for video conversations and self-portraits (so-called selfies) and a better rear camera for image motif or video recordings built. The installation of two digital cameras brings with it even more disadvantages. The space in a smartphone is getting pretty tight for more extensions or technical news. As a rule, most of the space in a smartphone occupies the battery. But the digital cameras and their control are not completely negligible. The installation of a weaker, inferior front camera has other disadvantages. The transmitted video quality via video chat programs is pretty bad on the front camera. While the rear camera can usually take good photos or videos, the front camera can usually take inferior images. With the internet getting faster and faster nowadays, it is in the interest of the user to transfer high quality images or videos, even those made with the front camera. In addition, many people photograph themselves (so-called selfies), a good image quality of the front camera is desirable. For the film / video or image recording, a mobile phone uses an image sensor, which also determines the image resolution. Due to the small dimensions of the optical lens as well as very small sensors, the image acquisition is particularly susceptible to image noise. Even in good lighting conditions, only moderately high-quality images can be generated, compared to conventional digital cameras. It is also clear that in such extremely small image sensors and mini lenses only little light from the environment, or image motif arrives and the lack of light information is compensated by electrical paths. In addition, the sensor micro-components are arranged in a very small space, resulting in field interactions and in the data-signal transfer interference, so no "clean transport" can be guaranteed, resulting in image noise. Only when organic photo sensor technology on the rise, then the pictures are largely better.
Der Einbau von zwei Digitalkameras in einem Smartphone erfordert nicht nur den Einbau von zwei Kamera-Bildsensoren, sondern auch die Optik-Begleitelemente, die in einem Bildaufnahme-Optik-System dazugehören, wie zum Beispiel die optische Linsen, Bildkorrekturelemente, Bildstabilisatoren, sowie eine Steuerung dazu. Auch die Software muss die beiden Digitalkameras separat steuern können, was auch die Bedienung eines Smartphone mehr oder weniger komplizierter macht.The incorporation of two digital cameras in a smartphone requires not only the incorporation of two camera image sensors, but also the optical accompanying elements included in an image-taking optical system, such as the optical lenses, image correction elements, image stabilizers, and a controller to. The software must be able to control the two digital cameras separately, which also makes the operation of a smartphone more or less complicated.
Diese Erfindung, in einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC-Eigenschaften) eingebaut, ersetzt praktisch komplett die zweite Digitalkamera, weil diese hier elektrisch drehbar ist und kann sowohl von der Rückseite, als auch von der Vorderseite Bilder oder Videoaufnahmen machen. Insbesondere für kleine Geräte, wie z. B. Mobiltelefone (Smartphone), Flugdrohnen, Datenbrille, Tablett-PC, Notebooks, ist die Erfindung perfekt geeignet.This invention, incorporated in a smartphone (mobile phone with PC features), virtually completely replaces the second digital camera because it is electrically rotatable and can take pictures or record video from both the back and front. Especially for small devices, such. As mobile phones (smartphone), aircraft drones, smart glasses, tablet PC, notebooks, the invention is perfectly suitable.
Es gibt zahlreiche Antriebssysteme, die geeignet sind, um eine Digitalkamera zu bewegen. Meistens werden Elektromotoren (in der Regel Schrittmotoren) und oft auch kleine Getriebe eingesetzt, die die Digitalkamera hin und her schwenken können. Allerdings sind die Elektromotoren und Getriebe mit einigen Nachteilen verbunden. Diese sind nicht unendlich klein zu bekommen, bringen dementsprechenden Gewicht mit sich, können für Störungen anfällig sein (z. B. Staub oder Feuchtigkeit), sind nicht absolut lautlos und auch nicht super schnell in Bewegung, wenn eine schnelle Schwenkung der Digitalkamera erreicht werden soll. Zudem als Bildstabilisator sind diese Systeme sowieso absolut ungeeignet, weil die Reaktionsgeschwindigkeit sehr niedrig ist. There are numerous drive systems that are suitable for moving a digital camera. Mostly electric motors (usually stepper motors) and often also small gears are used, which can swing the digital camera back and forth. However, the electric motors and transmissions are associated with some disadvantages. These are not infinitely small in size, carry corresponding weight, may be susceptible to interference (eg, dust or moisture), are not absolutely silent, and are not super fast moving when a quick turn of the digital camera is to be achieved , In addition, as an image stabilizer, these systems are absolutely unsuitable anyway, because the reaction rate is very low.
Die Anmeldung GB 2439346 beschreibt eine Aufhängung (Gimbal) für eine Kugel, die ohne mechanischen Kontakt, rein elektromagnetisch erfolgt. Dort wird eine Kugel in einem Elektromagnet-Käfig gehalten, die dann gedreht werden kann. In der Kugel kann eine Digitalkamera eingebaut werden. Sowohl der drehbare Körper, als auch die Stator-Hülle sind hier mit einer großen Anzahl von Elektromagnetspulen ausgestattet, die mit Strom versorgt werden müssen. Durch die Interaktivität zwischen den Feldern der Spulen, wird eine Drehbewegung erzeugt. Der Digitalkamera-Bildsensor und die Elektromagneten sind mit elektrischen Leitungen gekoppelt, die wiederum an dem Stator gekoppelt sind, was zu Anfälligkeit bei der Bewegung der Digitalkamera und der Elektromagneten führt. Diese Anordnung ist zu kompliziert und wirtschaftlich uninteressant für kleine Geräte, wie z. B. Mobiltelefone, Webcams, Fahrzeugkameras, oder Drohnenkameras.The registration GB 2439346 describes a suspension (gimbal) for a ball, which takes place without mechanical contact, purely electromagnetic. There, a ball is held in a solenoid cage, which can then be rotated. In the ball, a digital camera can be installed. Both the rotatable body and the stator shell are here equipped with a large number of electromagnetic coils that need to be powered. Due to the interactivity between the fields of the coils, a rotational movement is generated. The digital camera image sensor and electromagnets are coupled to electrical leads, which in turn are coupled to the stator, resulting in susceptibility to movement of the digital camera and electromagnets. This arrangement is too complicated and economically uninteresting for small devices, such. As mobile phones, webcams, vehicle cameras, or drone cameras.
Um eine Kugel zu drehen, werden zahlreiche Methoden beschrieben.To turn a ball, numerous methods are described.
Die Anmeldung JP 080272446 beschreibt eine Vorrichtung, die zum Bewegen von Figuren auf einer Sphäre dient. Die Bewegung kann in beliebige Richtungen, innerhalb physikalische Einschränkungen oder festgelegten Parametern, stattfinden.The registration JP 080272446 describes a device used to move figures on a sphere. The movement can take place in any direction, within physical constraints or fixed parameters.
Die Anmeldung US5413010 beschreibt einen Elektromotor, der einen sphärischen Rotor aufweist.The application US5413010 describes an electric motor having a spherical rotor.
Die Anmeldung US5280225 beschreibt eine Vorrichtung, die ein Antriebs-System für einen sphärischen Körper konzipiert ist. Hier wird eine Sphäre im Prinzip eines Schrittmotors in mehrere Achsen gedreht. Diese Methode findet vielmehr in Robotik-Bereich Anwendung.The application US5280225 describes an apparatus which is designed as a drive system for a spherical body. Here, a sphere is rotated in several axes in the principle of a stepper motor. Rather, this method is used in robotics.
Die Anmeldung U.S. Pat. 3178600 zeigt eine Struktur mit sphärisch angeordneten Spulen an, wobei eine Rotation eines Körpers auf einer Achse zulässig ist.Application U.S. Pat. Pat. 3178600 indicates a structure with spherically arranged coils, allowing rotation of a body on an axis.
Die Anmeldung U.S. Pat. 3260475 zeigt einen speziellen Elektromotor, dessen Rotor sphärisch gebaut ist und für Weltraum-Fahrzeuge konzipiert ist. Der dabei entstehendes Drehmoment kann in verschiedene Richtungen entfaltet werden, somit auch das Fahren in verschiedene Richtungen, ohne spezielle Lenkvorrichtungen oder Getriebe, möglich.Application U.S. Pat. Pat. No. 3260475 shows a special electric motor whose rotor is spherically built and designed for spacecraft. The resulting torque can be deployed in different directions, thus driving in different directions, without special steering devices or gear possible.
Bei all diesen Anmeldungen, wobei eine Kugel gedreht wird, sind die dort beschriebenen Systeme ziemlich kompliziert, nicht ohne großen Aufwand in sehr kleinen Maßstab hin zu bekommen und auch relativ anfällig.In all of these applications, where a bullet is rotated, the systems described therein are quite complicated, not easily scalable and also relatively vulnerable.
Ein Dreh-Magnetfeld zu erzeugen ist heutzutage auch keine Kunst mehr. Dreh-Feld-Elektromotoren gibt seit mehr als einem Jahrhundert.Creating a rotating magnetic field is no longer an art nowadays. Rotary-field electric motors have been around for more than a century.
Es werden Digitalkamera-Systeme für Tablett-PC-s, Notebooks oder Smartphone beschrieben, auch solche die drehbar sind, allerdings fast alle werden mechanisch bedient. Mehrere Smartphone-Hersteller haben Smartphone entworfen, die eine drehbare Digitalkamera haben, die per Hand mechanisch gedreht wird und dadurch wahlweise Bilder von hinten oder Frontbilder machen kann. Solche Digitalkameras wurden früher auch in einige Laptops eingesetzt, wie z. B. ältere Baureihen von ASUS (Modell ASUS W5000). Die Digitalkamera hier ist auf einem drehbaren Rahmen eingebaut und wird per Hand nach hinten oder vorne gedreht. Diese Digitalkamera kann nur auf einer Achse gedreht werden. Man könnte theoretisch auch eine in mehrere Richtungen drehbaren Digitalkamera konstruieren, die in einer Kardanaufhängung angebracht wäre. Eine elektrisch drehbare Digitalkamera im herkömmlichen Sinne für Notebooks ist aber in dem Fall mit mehreren Problemen verbunden: z. B. der herkömmliche Antrieb (meistens über Schrittmotoren und Getriebe) wäre zu grob, anfällig und würde die Ästhetik des Träger-Geräts zunichte machen.Digital camera systems for tablet PC s, notebooks or smartphones are described, even those that are rotatable, but almost all are operated mechanically. Several smart phone manufacturers have designed smartphones that have a rotatable digital camera that can be mechanically turned by hand, making it possible to take pictures from behind or front images. Such digital cameras were previously used in some laptops, such. B. older series from ASUS (model ASUS W5000). The digital camera here is mounted on a rotatable frame and is rotated by hand backwards or forwards. This digital camera can only be rotated on one axis. You could theoretically also design a multi-directional digital camera that would be mounted in a gimbal. An electrically rotatable digital camera in the conventional sense for notebooks but in the case associated with several problems: z. As the conventional drive (usually via stepper motors and gearbox) would be too coarse, vulnerable and would destroy the aesthetics of the carrier device.
Eine Art Webcam (IP-Webcam), die schon auf dem Markt sich befindet, kann sich elektrisch bewegen, wird aber über Elektromotoren und ein kleines Getriebe angetrieben. Ein solches Prinzip wird auch bei zahlreichen Modellen von Überwachungskameras eingesetzt. Die Bewegungs-Reaktionsgeschwindigkeit ist nicht besonders hoch. Es gibt ähnliche Prinzipe, die auch auf einem Mobil-Telefon, Laptop, Tablett-PC usw. theoretisch übertragbar wären.A type of webcam (IP webcam), which is already on the market, can move electrically, but is powered by electric motors and a small gear. Such a principle is also used in many models of surveillance cameras. The motion reaction rate is not particularly high. There are similar principles that would theoretically be transferable even on a mobile phone, laptop, tablet PC, and so on.
Es gibt bekannte Methoden, einen Bildsensor in eine Digitalkamera elektromagnetisch drin leicht hin und her zu schwenken, wobei das Blickfeld geringfügig verschoben wird. Die optischen Elemente bleiben dabei statisch. Mit solchen Methoden werden Bildstabilisierungen vorgenommen, allerdings ist die Blickfeld-Änderung dabei nur sehr klein, sodass keine großartigen Effekte zu erwarten sind. Zudem sind hier physikalische Grenzen gesetzt: je weiter der Bildsensor sich bewegt, desto verzerrter wird das Bild, weil der Sensor sich auf dem Blickfeld bzw. Fokus-Punkt der einfallenden Lichtstrahlen bewegt. Die optischen Elemente folgen die Sensorbewegung nicht mit. Ähnlich funktioniert eine Methode, wobei nur eine der Linsen (oder eine Gruppe von denen) sich hin und her schwenken kann. Auch hier treten Nachteile auf, in Form von Bildverzerrung bei großen Schwenk-Amplituden. Hier wird der einfallende Lichtstrahl mehr oder weniger verzerrt, je nachdem, wie groß die Schwenk-Amplitude der Linse ist.There are known methods of slightly swiveling an image sensor into a digital camera electromagnetically in it, slightly shifting the field of view. The optical elements remain static. Image stabilization is done with such methods, but the field of view change is very small, so no great effects can be expected. moreover Here are physical limits set: the further the image sensor moves, the more distorted the image, because the sensor moves on the field of view or focus point of the incident light rays. The optical elements do not follow the sensor movement. Similarly, a method works where only one of the lenses (or a group of them) can pivot back and forth. Again, there are disadvantages, in the form of image distortion at large swing amplitudes. Here, the incident light beam is more or less distorted, depending on how large the swinging amplitude of the lens is.
Die namhafte Hersteller (z. B. SONY, Panasonic, etc.) bauen elektromagnetisch bewegbare Linsen in Smartphone-Digitalkameras oder bei anderen hochwertigen Geräten. Die Linse ist dabei entlang der optischen Achse hin und her bewegbar. Auf diese Weise funktioniert die automatische Autofokus-Einstellung, bei hochwertigen Digitalkameras.The well-known manufacturers (eg SONY, Panasonic, etc.) build electromagnetically movable lenses in smartphone digital cameras or other high-quality devices. The lens is movable back and forth along the optical axis. This is how the automatic auto focus setting works on high quality digital cameras.
Wie beschrieben, es gibt genügend elektrische Antriebe für Digitalkameras (Überwachung-Kameras, IP-Webcams, etc.), aber es werden dort für den Antrieb hauptsächlich Elektromotoren und auch Getriebe eingesetzt. Die Antrieb-Systeme sind dort zu grob, zu langsam und es ist nahezu unmöglich oder sehr aufwändig diese auf Reiskorn-Größe zu verkleinern.As described, there are enough electric drives for digital cameras (surveillance cameras, IP webcams, etc.), but there are mainly used for the drive electric motors and transmissions. The drive systems are too coarse, too slow and it is almost impossible or very expensive to reduce these to rice grain size.
Der in den Ansprüchen 1 bis 56 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Bild- oder Videoaufnahme-Gerät, das eine Digitalkamera aufweist, mit einem Antriebs-System auszustatten, das flüssige Bewegungen der Digitalkamera ermöglicht, wobei die Digitalkamera innerhalb des Träger-Geräts schnell und lautlos, mit dem Effekt fast wie ein menschliches Auge, sich dreht.The invention recited in claims 1 to 56 is based on the problem of equipping an image or video recording device having a digital camera with a drive system that allows liquid movements of the digital camera, wherein the digital camera within the carrier device quickly and silently, with the effect almost like a human eye, turns.
Dieses Problem wird mit den in den Ansprüchen 1 bis 4, sowie Unteransprüchen 5 bis 56 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved by the features listed in claims 1 to 4 and subclaims 5 to 56.
Vorteile der Erfindung sind:
- – die Digitalkamera dreht sich innerhalb des Träger-Geräts (also z. B. keine Schwenkung eines Träger-Geräts (z. B. Smartphone) notwendig, um ein Zielobjekt, das etwas links oder rechts beim Fotografieren liegt), somit auch 360° Aufnahmen möglich,
- – macht recht fließende Bewegung,
- – lautlos in Bewegung
- – bringt kaum Zusatz-Gewicht mit,
- – weniger Stromverbrauch,
- – extrem gut auch für kleine Geräte, vorzugsweise Smartphone/Mobiltelefone geeignet,
- – kaum Verschleißteile, daher sehr langlebig,
- – eine blitzschnelle Änderung der Drehrichtung der Digitalkamera möglich,
- – optimale Verwendung auch auf bewegende/fliegende Träger-Geräte, wie Fahrzeuge, Hubschrauber, Raketen, Drohnen, Tablett-PC-s,
- – optimal für Video-Überwachungs-Geräte,
- – optimal auch für Film-/TV-Studio-Zwecke und als Ersatz für Steady-Cam.
- – extrem schnelle Drehung des Bildsensoren + deren Optik,
- – zuverlässige und schnelle Verfolgung eines beweglichen Objektes
- – ersetzt die zweite Digitalkamera bei einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC Eigenschaften),
- – günstiges System in der Herstellung und einfache, wartungsfreie Vorrichtung.
Advantages of the invention are: - - The digital camera rotates within the carrier device (eg, no need to swivel a carrier device (eg smartphone) to a target object that is slightly to the left or right when taking pictures), thus 360 ° shots possible,
- - makes a very fluid movement,
- - silently on the move
- - hardly brings extra weight,
- - less power consumption,
- - extremely well suited for small devices, preferably smartphones / mobile phones,
- - hardly any wearing parts, therefore very durable,
- - a lightning-fast change of the direction of rotation of the digital camera possible,
- - Optimal use also on moving / flying carrier devices, such as vehicles, helicopters, rockets, drones, tablet PCs,
- - optimal for video surveillance devices,
- - Also ideal for film / TV studio purposes and as a replacement for steady-cam.
- - extremely fast rotation of the image sensor + its optics,
- - reliable and fast tracking of a moving object
- - replaces the second digital camera with a smartphone (mobile phone with PC features),
- - Convenient system in the production and simple, maintenance-free device.
Für besseres Verständnis wird hier in der Beschreibung und Ansprüchen jedes Gerät, das eine Digitalkamera aufweist, Träger-Gerät genannt. Das kann z. B. eine Videokamera, Kleibildkamera, Spiegelreflex Digitalkamera, Notebook, Fernsehgerät, PC-Bildschirm, Smartwatch, Tablett-PC, Webcam, Drohne, Fahrzeug, Flugzeug, Rakete, Roboter, Überwachungskamera, Datenbrille, Mobil-Telefon – unter anderen Smartphone, Extrem-Sport-Digitalkamera, TV-Studio-/Kino-Film-Digitalkamera, SteadyCam, etc. sein.For the sake of better understanding, in the description and claims, each device having a digital camera is called a carrier device. This can z. B. a video camera, Kleibildkamera, SLR digital camera, notebook, TV, PC screen, smartwatch, tablet PC, webcam, drone, vehicle, aircraft, rocket, robot, surveillance camera, data glasses, mobile phone - among other smartphone, extreme Sports Digital Camera, TV Studio / Cinema Film Digital Camera, SteadyCam, etc.
Die Erfindung ist ein beliebiges Gerät, dass mit einer Digitalkamera ausgestattet ist, wobei der Bildsensor und seine optische Begleitelemente, flüssig beweglich sind und dabei in der Lage ist, ein zu fotografierendes Ziel zu verfolgen, eine Videoaufnahme von einem beweglich Objekt oder Person zu machen, beziehungsweise eine automatische Rotation des Bildsensoren und seiner Optik zu erreichen, um Bilder oder Videoaufnahmen von verschiedene Blickwinkeln, vorzugsweise von hinten und/oder von vorne (mit nur einem Bildsensor zu realisieren). Ein extrem kleines bewegliches Digitalkamera-System, dass auch in einem kleinem Digitalkamera-Träger-Gerät, insbesondere in einem Mobil-Telefon (Smartphone), Tablett-PC, Webcam, Armbanduhr, TV-Gerät, virtuelle Brille (VR-Brille), Roboter, etc. integrierbar ist, dass in der Lage ist, ähnlich wie das Auge eines Menschen oder sogar schneller sich zu bewegen und innerhalb vorhandenen Parametern das Blickfeld dynamisch zu erfassen. Die Bewegung der Digitalkamera ist extrem schnell, lautlos, präzise steuerbar und kann innerhalb des Digitalkamera-Träger-Geräts, dynamisch und schnell bewegen, drehen oder auch zu rotieren, sodass Video-/Bildaufnahmen aus verschiedene Blickwinkel, sogar auch aus der Rückseite und Vorderseite des Träger-Geräts möglich sind.The invention is any device equipped with a digital camera, wherein the image sensor and its accompanying optical elements are fluidly movable and capable of tracking a target to be photographed, to take a video shot of a mobile object or person, or to achieve an automatic rotation of the image sensor and its optics in order to realize images or video recordings from different viewing angles, preferably from behind and / or from the front (with only one image sensor). An extremely small mobile digital camera system that even in a small digital camera carrier device, especially in a mobile phone (smartphone), tablet PC, webcam, wristwatch, TV, virtual glasses (VR glasses), robots , etc., that is able to move like a human's eye or even faster and dynamically capture the field of view within existing parameters. The movement of the digital camera is extremely fast, silent, precisely controllable and can move, rotate or even rotate dynamically and quickly within the digital camera-carrier device, allowing video / image capture from different angles, even from the back and front of the camera Carrier device are possible.
Nebenbei kann die Erfindung so konzipiert werden, dass das Antriebssystem in der Lage ist, auch automatisch erkennen zu können, ob der Bildsensor und seine Optik-Elemente innerhalb des Träger-Geräts nach vorne oder nach hinten gerichtet werden sollte.Incidentally, the invention can be designed so that the drive system is able to automatically detect whether the image sensor and its optical elements within the Carrier device should be directed forward or backward.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 45 erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be described with reference to FIGS 1 to 45 explained. Show it:
1 eine Variante, die eine Voll-Kardanaufhängung (3D-Achsendrehung) aufweist. 1 a variant that has a full gimbal suspension (3D axis rotation).
2 eine Variante mit eine Spiralfeder, 2 a variant with a spiral spring,
3 eine Vorrichtung, die eine Variante mit einem Magnetfeldsystem Aufhängung darstellt, 3 a device that represents a variant with a magnetic field system suspension,
4 eine vollautomatisches Verfolgungssystem, das die Bewegung des Bildsensors steuert, 4 a fully automated tracking system that controls the motion of the image sensor
5 und 6 das Funktionsprinzip des Antriebs, 5 and 6 the operating principle of the drive,
7 eine Variante mit Zwei-Achsen Aufhängung, 7 a variant with two-axis suspension,
8 bis 45 verschiedene Arten und Einsatzbereiche dieser Erfindung. 8th to 45 various types and uses of this invention.
Der Bildsensor 2 und seine optischen Begleitelemente 5 sind vorzugsweise in einem kleinen kugelförmigen Gehäuse 1 angebracht (ab hier wird das Gehäuse mit der Digitalkamera drin, einfach nur Kugel-Gehäuse oder Kugel-Digitalkamera genannt), dass in einer Hohlsphären-Kammer (ab jetzt wird diese nur Kugelpfanne oder Hohlsphäre 8 genannt), das nur bisschen grösser als die Kugel-Digitalkamera ist, angebracht ist. Die Kugel-Digitalkamera 1 kann einfach lose und frei drehbar in der Hohlsphäre platziert werden, oder sie kann über eine einfache Kardanaufhängung oder eine Spiralfeder mit der der Hohlsphäre 8 verbunden werden, wobei in diesem Fall, die Kugel-Digitalkamera nicht mehr (oder nur selten) die Hohlsphären-Wand berührt. Die Hohlsphäre ist bei einigen Varianten statisch angebracht, also unbeweglich, nur die Kugel-Digitalkamera drin bewegt sich. Bei anderen Ausführungen ist sowohl die Kugel-Digitalkamera, als auch die Hohlsphäre drehbar.The image sensor 2 and its optical accompanying elements 5 are preferably in a small spherical housing 1 attached (from here the housing with the digital camera in it, just called ball housing or ball digital camera), that in a hollow sphere chamber (from now on this is only ball socket or hollow sphere 8th called), which is only slightly larger than the globe digital camera is installed. The globe digital camera 1 can simply be placed loosely and freely rotatable in the hollow sphere, or it can have a simple gimbal or a coil spring with that of the hollow sphere 8th In this case, the ball-digital camera no longer (or only rarely) touches the hollow-sphere wall. The hollow sphere is statically attached in some variants, so immobile, only the ball digital camera moves in it. In other embodiments, both the ball digital camera, and the hollow sphere is rotatable.
Speziell eine Digitalkamera in einem Tablett-PC, I-PAD, I-Phone, Smartphone oder anderes Mobil-Telefon, kann so eingebaut, dass sie in dem Gehäuse drin elektrisch, berührungslos drehbar ist und sowohl für Rückaufnahmen als auch für Frontaufnahmen geeignet ist. Auch hier wird die Digitalkamera vorzugsweise in Form einer Kugel gebaut und in eine Kugelpfanne/Hohlsphäre platziert, ähnlich wie das menschliche Auge in seine Hohlraum platziert, die durchsichtig ist oder zumindest in einem Teil einen Fenster aufweist, durch die die Kugel-Digitalkamera das Licht von der Umgebung bekommt. Die Kugel-Digitalkamera ist komplett mit Bildsensor 2, Elektronik-Bauteile und begleitende Optik-Elemente (z. B. Linsen, Mini-Prismas, etc.) ausgestattet. Die Kugel-Digitalkamera wird nicht wie herkömmlich durch Getriebe oder Elektromotoren gedreht (auch nicht manuell durch Berührung), sondern durch einen oder mehrere Elektromagnetspulen/Elektromagneten 10 gesteuert über Magnetfeldwechselwirkung in gezielte Richtung berührungslos gedreht oder geschwenkt. Die Schwenkung, bzw. die Drehung kann in einer oder mehreren Achsen erfolgen. Multi-Achsendrehung kann durch eine Kardan-Aufhängung 22 realisiert werden, falls die Kugel-Digitalkamera die Hohlsphären-Wand nicht berühren soll. Allerdings die einfachste Variante sieht vor, dass die Kugel-Digitalkamera, insbesondere bei kleinen Geräten, in die Hohlsphäre einfach frei beweglich lose drin steckt, wobei diese elektromagnetisch berührungslos gedreht wird. Die Kugel-Digitalkamera kann, aber muss nicht unbedingt gelagert sein. Sie berührt die Wände der Kugelpfanne/Hohlsphäre, allerdings ist ihr Gewicht sehr klein und dadurch entsteht kaum Reibung, wenn sie hin und her durch Elektromagnet-Spulen gedreht wird. Das Material, aus dem die Kugel-Digitalkamera-Gehäuse und die Hohlsphäre bestehen, soll kratzfest sein (zumindest die Flächen-Beschichtungen, die auf einander reiben werden) und möglicherweise auch selbstschmierend (zumindest an manchen Bereiche). Es ist denkbar auch einen berührungslosen Magnetfeld-Käfig zu realisieren, das die Kugel-Digitalkamera schwebend in die Hohlsphäre hält, ist aber nicht unbedingt notwendig. Der Stromsignal-Transfer zu dem Bildsensor erfolgt durch eine flexible Leitung 20 oder durch kleine Induktions-Spulen auch berührungslos. Die Digitalkamera kann zwar auch andere Formen haben (z. B. wie ein Ei, oval förmig) oder auch mit kleinen Kanten versehen, allerdings die Form einer Kugel ist am besten dafür geeignet. Die Kugel-Digitalkamera ist mit einem Dauermagneten 13 vorzugsweise in Zentrum oder in Zentrumnähe angebracht, oder mit Magnetbereichen 15 ausgestattet wobei diese mit Hilfe einer oder mehrere Elektromagnetspulen/Elektromagneten 10, die in die Hohlsphäre 8 eingebaut sind, in beliebige Richtung berührungslos, alleine durch Magnetfeld-Wechselwirkungskraft schwenkbar/drehbar sind. Sobald ein Magnetfeld durch die Spulen aufgebaut wird, orientiert sich der Dauermagnet 13, der in die Kugel-Digitalkamera 1 sich befindet, automatisch an das Magnetfeld der elektromagnetischen Spulen. Je nachdem welche der Spulen aktiv ist, wird auch der Dauermagnet an die Magnetfeldlinien 17 der aktiven Spulen sich orientieren. Die Strom-Signal-Leitung 20 für die Kugel-Digitalkamera (bzw. dessen Bildsensor) kann aus fein verdrillten Drähten, die z. B. spiralförmig geformt sind, bestehen. Damit kann die Stromversorgung und Signalabnahme von dem Bildsensor der Kugel-Digitalkamera erfolgen und diese würde die Drehung der Kugel kaum beeinflussen oder stören. Die Kugel-Digitalkamera wird durch die Elektromagneten, je nachdem welche der Elektromagnet-Spulen in die Hohlsphäre 8 aktiv ist, beliebig in jede Richtung, schnell und lautlos gedreht. Durch die Software (hauptsächlich über die des Träger-Geräts) unterstützt, kann das zu fotografierende Ziel dadurch schnell erfasst und verfolgt werden, auch wenn es sich schnell bewegt, wobei es stets nahezu mittig auf dem Videoaufnahme Bilder bleibt, auch bei Einzel-Bildaufnahmen. Sogenannte Face Tracking kann damit leicht realisiert werden, weil die Digitalkamera das Gesicht einer bewegenden Person durch ihre Drehung verfolgen könnte und das Gesicht stets in die Mitte der aufgenommenen Bilder platzieren. Der Versuch des zu fotografierenden Objekts aus der Mitte des Bildes fortzubewegen, wird durch Schwenkung der Kugel-Digitalkamera voll kompensiert, bis das Ende des gesamten Blickfeldbereichs erreicht ist. Das geht ähnlich, so wie ein Mensch mit seinen Augen ein bewegendes Objekt verfolgt, ohne sich dabei den Kopf zu drehen. Auch beim Spazierengehen mit einem Smartphone in der Hand, könnte man per Videochat mit jemandem unterhalten, ohne sich dabei Gedanken zu machen, ob man noch auf dem Bild ist oder nicht. Mit dem Antrieb-System wäre der Benutzer immer mittig auf dem Bild oder Videoaufnahme zu sehen, solange er innerhalb dem Blickfeld-Radius sich befindet. Die Bilder wären Verwacklungsfrei, egal wie heftig das Träger-Gerät hin und her geschwenkt wird, weil die Elektromagneten sehr schnell gesteuert werden können. Die Drehgeschwindigkeit ist von der Magnetfeld-Intensität der Elektromagneten abhängig, was wiederum durch die dazu geführte Stromintensität leicht steuerbar ist. In einem Mobil-Telefon 29 (Smartphone z. B. I-Phone) oder Tablett-PC 30 (z. B. I-PAD) eingebaut, wird an der Stelle, wo die Kugel-Digitalkamera sich befindet, eine durchgehende Bohrung in Form eines Tunnels 28 eingebaut werden müssen, in der eine Kugelpfanne/Hohlsphäre und die Kugel-Digitalkamera platziert sind, das ein Blickfeld nach hinten und nach vorne ermöglicht. In dem Fall kann man auch die Hohlsphäre beweglich einbauen. Auch diese kann mit Hilfe von Elektromagnet-Spulen gedreht werden. Allerdings für die Drehung der Hohlsphäre wären lediglich zwei Postionen notwendig: Normal und um 180° nach hinten gedreht, somit auch die Anzahl der Elektromagnet-Spulen auf nur eine reduzierbar. Ein Dauermagnet in die Hohlsphäre würde sich anhand des aktuellen Magnetfeldes der Spule sich orientieren. Eine Umpolung des Magnetfeldes der Spule, würde die Hohlsphäre dann nach hinten drehen.Specifically, a digital camera in a tablet PC, I-PAD, I-Phone, smartphone or other mobile phone, can be installed so that it is electrically rotatable in the housing in it, non-contact and is suitable for both rear and front. Again, the digital camera is preferably constructed in the form of a sphere and placed in a ball socket / hollow sphere, much like the human eye places in its cavity, which is transparent or at least partially has a window through which the ball digital camera transmits the light from the environment gets. The ball digital camera is complete with image sensor 2 , Electronic components and accompanying optics elements (eg lenses, mini prism, etc.). The bullet digital camera is not rotated conventionally by gears or electric motors (not manually by touch), but by one or more electromagnetic coils / solenoids 10 controlled by magnetic field interaction in targeted direction without contact rotated or pivoted. The pivoting or the rotation can take place in one or more axes. Multi-axis rotation can be achieved by a gimbal suspension 22 be realized, if the ball-digital camera should not touch the hollow sphere wall. However, the simplest version provides that the ball-digital camera, especially for small devices in the hollow sphere simply loose freely inserted therein, which is electromagnetically rotated without contact. The bullet digital camera can but does not necessarily have to be stored. It touches the walls of the ball cup / hollow sphere, however, its weight is very small and thus hardly friction arises when it is rotated back and forth by solenoid coils. The material that makes up the ball-digital camera housing and the hollow sphere should be scratch-resistant (at least the surface coatings that will rub against each other) and possibly also self-lubricating (at least in some areas). It is also conceivable to realize a non-contact magnetic field cage which holds the spherical digital camera floating in the hollow sphere, but is not absolutely necessary. The current signal transfer to the image sensor is effected by a flexible line 20 or by small induction coils also contactless. Although the digital camera can have other shapes (such as an egg, oval shaped) or provided with small edges, but the shape of a ball is best suited for it. The Bullet Digital Camera is equipped with a permanent magnet 13 preferably in the center or near the center, or with magnetic areas 15 equipped with these by means of one or more electromagnetic coils / electromagnets 10 in the hollow sphere 8th are incorporated, in any direction without contact, are pivotable / rotatable solely by magnetic field interaction force. As soon as a magnetic field is built up through the coils, the permanent magnet orients itself 13 into the globe digital camera 1 is located, automatically to the magnetic field of the electromagnetic coils. Depending on which of the coils is active, the permanent magnet also becomes the magnetic field lines 17 orient the active coils. The power signal line 20 for the ball digital camera (or its image sensor) can be made of finely twisted wires, the z. B. are formed spirally exist. Thus, the power supply and signal pickup from the image sensor of the ball-digital camera and this would hardly affect the rotation of the ball or disturb. The bullet digital camera is powered by the electromagnet, depending on which of the solenoid coils in the hollow sphere 8th is active, in any direction, fast and turned silently. Supported by the software (mainly that of the carrier device), the target being photographed can be quickly captured and tracked, even if it moves quickly, with images always near the center of the video, including single-frame images. So-called face tracking can be easily realized because the digital camera could track the face of a moving person by their rotation and always place the face in the middle of the recorded images. The attempt to move the object to be photographed out of the center of the image is fully compensated for by pivoting the ball-digital camera until the end of the entire field of view is reached. This is similar, just as a person pursues a moving object with his eyes without turning his head. Even when walking with a smartphone in your hand, you could talk to someone via video chat, without worrying about whether you are still in the picture or not. With the drive system, the user would always be seen in the center of the image or video when within the field of view radius. The images would be free of blur, no matter how hard the carrier device is panned back and forth, because the electromagnets can be controlled very quickly. The rotational speed is dependent on the magnetic field intensity of the electromagnets, which in turn is easily controlled by the current intensity conducted thereto. In a mobile phone 29 (Smartphone eg I-Phone) or tablet PC 30 (for example, I-PAD), a continuous hole in the form of a tunnel will be made at the location where the ball digital camera is located 28 must be installed, in which a ball socket / hollow sphere and the ball digital camera are placed, which allows a field of view to the rear and to the front. In that case, one can also install the hollow sphere movably. These can also be rotated by means of solenoid coils. However, only two positions would be necessary for the rotation of the hollow sphere: normal and rotated 180 ° backwards, thus also the number of solenoid coils on only one reducible. A permanent magnet in the hollow sphere would be based on the current magnetic field of the coil. A reversal of the magnetic field of the coil, the hollow sphere would then turn backwards.
Der Antrieb für den Bildsensor und seine Optik kann außer elektromagnetisch auch in anderen Form und Prinzip gestaltet werden:
- – ein elektrostatisches Antrieb ist ebenso sehr effizient (der wird oft als Mikro-Aktor für Spiegel-Chips verwendet), allerdings erfordert er eine höhere Spannung, die durch elektronische Spannungs-Wandler 50 realisierbar ist. Hier werden spezielle Elektroden 49 unter Spannung gesetzt, die dann anziehende oder abstoßende Kräfte durch elektrische Felder generieren können.
- – der Piezoelement-Antrieb ist sehr schnell und kann auch eingebaut werden. Die Frequenz der Piezoelemente 51 ist erstaunlich hoch und kann mehrere kHz bis MHz betragen, was allerdings nicht voll ausgeschöpft werden sollte, weil dann durch die Trägheit der Kugel-Digitalkamera erhebliche Schäden am Bildsensor verursacht werden können (41).
- – ein Antriebs-System mit Magnetostriktions-Elemente ist ebenso als Mikro-Aktor-System geeignet und ist recht schnell, wird aber hier nicht verwendet, weil die anderen Methoden weitgehend optimaler sind.
- – Zuletzt kommen auch elektroaktive Kunststoff-Streifen 52 oder elektroaktive Kunststoff-Spiralen 37 als Mikro-Aktoren in Frage. Diese sind ebenso effektiv in Erzeugung von Drehmomenten, die auf die Kugel-Digitalkamera übertragbar sind (42).
The drive for the image sensor and its optics can be designed in addition to electromagnetically in other form and principle: - - An electrostatic drive is also very efficient (which is often used as a micro-actuator for mirror chips), however, it requires a higher voltage by electronic voltage converters 50 is feasible. Here are special electrodes 49 put under tension, which can then generate attractive or repulsive forces by electric fields.
- - The piezo element drive is very fast and can also be installed. The frequency of the piezo elements 51 is amazingly high and can be several kHz to MHz, but this should not be fully exploited, because then caused by the inertia of the ball digital camera significant damage to the image sensor ( 41 ).
- - A drive system with magnetostrictive elements is also suitable as a micro-actuator system and is quite fast, but is not used here, because the other methods are largely optimal.
- - Finally come electroactive plastic strips 52 or electroactive plastic spirals 37 as micro-actuators in question. These are equally effective in generating torques that are transferable to the ball digital camera ( 42 ).
Die Digitalkamera aus der Erfindung hier hat deutlichen Vorteilen gegenüber der Stand der Technik. Diese Digitalkamera wird innerhalb des Träger-Geräts berührungslos über Elektromagnetfelder gedreht, wobei die Drehung blitzschnell und lautlos erfolgt, was auch für diskrete Überwachungszwecke optimal ist. Die Digitalkamera hier wird nicht nur hin und her gedreht, sondern auch eine Zielverfolgung realisiert werden. Durch softwaremässig-gesteuerte Bewegung kann eine automatische Zielverfolgung damit problemlos realisiert werden. Weil hier nicht das ganze Digitalkamera-Gehäuse (Digitalkamera Träger-Gerät) sich dreht, sondern nur das Teil, in dem der Bildsensor und seine Optik sich befinden, ist eine extrem schnelle Schwenkung möglich. Diese sehr schnelle Reaktion, kann problemlos auch für Bildstabilisierungs-Zwecke (wie ein Art Bildstabilisator-System) verwendet werden. Die Kugel-Digitalkamera würde hier wie ein Auge eines Menschen hin und her schauen, bzw. das beobachtetes Ziel nicht aus „den Augen” verlieren und auch sehr kleine und extrem schnelle entgegengesteuerte Schwenkbewegungen absolvieren, wodurch auch kleine Ziffer-Bewegungen vom Benutzer während der Bild- oder Videoaufnahmen perfekt ausgeglichen wären. Das Antriebs-System kann die Kugel-Digitalkamera sehr schnell hin und her drehen, auch impulsartig und mit sehr kleinen Bewegungen (1 und 2). Gegen-Bewegungen können sehr gut für den Ausgleich der Zitter-Bewegungen während Video- oder Bildaufnahmen, verwendet werden. Die herkömmlichen Digitalkameras verwenden dafür eine bewegliche Linse, die sehr kleine aber sehr schnelle Schwenk-Bewegungen absolviert, die entgegen der Zitterbewegung wirken, wobei der Brennpunkt des Bildmotivs auf dem Bildsensor stets auf der gleichen Stelle bleibt, obwohl die Digitalkamera leicht hin und her wackelt und das mit dem Rhythmus der Zitterbewegungen des Digitalkamerabenutzers. So sind in der Regel herkömmliche Bildstabilisatoren gebaut. Das Antriebs-System für die Kugel-Kamera kann sehr wohl solche Ziffer-Bewegungen ausgleichen. Damit wäre ein Bildstabilisator nicht mehr unbedingt notwendig. Dieser Vorgang kann ähnlich wie bei herkömmlichen Digitalkameras über eine Steuereinheit geregelt werden. Wandert sehr schnell der Brennpunkt auf dem Bild Sensor hin und her, kann das eine Indiz sein dass Ziffer-Bewegungen stattfinden, wobei das Antriebs-System durch die schnelle Schwenkung der Kugel-Digitalkamera diese auszugleichen versucht.The digital camera of the invention here has clear advantages over the prior art. This digital camera is rotated contactlessly via electromagnetic fields within the carrier device, the rotation being instantaneous and silent, which is also optimal for discrete monitoring purposes. The digital camera here is not only turned back and forth, but also a target tracking can be realized. Through software-controlled motion, automatic target tracking can be easily realized. Because not all the digital camera housing (digital camera carrier device) rotates, but only the part in which the image sensor and its optics are located, an extremely fast tilting is possible. This very fast response can also be easily used for image stabilization purposes (such as a kind of image stabilizer system). The bullet digital camera would look like an human eye back and forth, or lose sight of the observed target and also perform very small and extremely fast counter-rotating panning movements, thereby also small digit movements by the user during the image - or video recordings would be perfectly balanced. The drive system can rotate the ball-digital camera back and forth very quickly, also impulsively and with very small movements ( 1 and 2 ). Counter-movements can be used very well to compensate for dithering during video or image capture. The conventional digital cameras use a movable lens for this purpose, which performs very small but very fast panning movements, which act against the dithering, with the focus of the image on the image sensor always remains in the same place, although the digital camera slightly wobble and that with the rhythm of the dithering of the digital camera user. Thus, conventional image stabilizers are usually built. The drive System for the ball camera can very well compensate for such digit movements. Thus, an image stabilizer would not necessarily be necessary. This process can be controlled via a control unit similar to conventional digital cameras. If the focal point in the sensor image changes very quickly, this can be an indication that digit movements are taking place, with the drive system attempting to compensate for this with the rapid swiveling of the ball digital camera.
Durch sehr kleine Schwenkungen kann man sogar mit nur einer Kamera 3D-Bilder aufnehmen. Zuerst wird ein Bild aufgenommen, dann wird die Kugel-Kamera nur leicht und schnell geschwenkt, wobei ein weiteres Bild aufgenommen wird. Das zu fotografierendes Objekt wäre dann aus zwei verschiedenen Perspektiven aufgenommen, wenn auch mit nur ein paar mm Verschiebung, aber durch Software-Unterstützung könnte durchaus ein 3D-Bild nachhinein entstehen. Das gleiche kann man auch für Videoaufnahmen verwenden. Die Kugel-Kamera kann in schnelle Zitterbewegungen elektromagnetisch versetzt werden, wobei bei jeder Stopp-Position, kurz vor Umkehr-Bewegung, ein Bild für die Videoaufnahme aufgenommen wird. Die Zitterbewegungen der Kugel-Kamera sind leicht mit einem elektronischen Oszillator (z. B. eine elektronische Mono oder Bipolar-Kippschaltung, eine elektronische Multivibrator-Schaltung oder Logic-Oszillator-Schaltung), der einen Wechselstromsignal erzeugt, das an die Spulen weitergeleitet wird, zu erzeugen. Mit Software-Unterstützung wäre möglich die Bilder aus der linken und rechten Stopp-Position getrennt voneinander zu eine Gesamtvideo hinzufügen, die dann durch herkömmliche 3D-Bild-Wiedergabe-Methoden an Zuschauer weitergegeben werden.Through very small swings you can even take 3D images with just one camera. First a picture is taken, then the ball camera is only slightly and quickly panned, whereby another picture is taken. The object to be photographed would then have been taken from two different perspectives, albeit with only a few mm displacement, but software support could well create a 3D image afterwards. The same can also be used for video recordings. The bullet camera can be electromagnetically displaced in rapid dithering, with an image captured at each stop position, just prior to reverse motion. The dithering of the ball camera is easily accomplished with an electronic oscillator (eg, an electronic mono or bipolar flip-flop, an electronic multivibrator circuit, or a logic oscillator circuit) that generates an AC signal that is passed to the coils, to create. With software support, it would be possible to separate the images from the left and right stop positions into an overall video, which would then be passed to viewers by conventional 3D image playback methods.
Die Kugel-Digitalkamera wird mit Hilfe von Elektromagneten in beliebige Richtungen, ähnlich wie ein Rotor in einem Elektromotor, gedreht werden (1). Natürlich findet hier keine über 360° Drehung statt, die kontinuierlich anhält, wie bei einem Elektromotor, sondern vielmehr sind diese Schwenkbewegungen. Im Gegensatz aber zu einem Elektromotor, sind die Bewegungen der Kugel-Digitalkamera nicht nur in einer Achse, sondern in beliebige Richtungen.The bullet digital camera will be rotated by means of electromagnets in any direction, much like a rotor in an electric motor ( 1 ). Of course, here does not take place over 360 ° rotation, which stops continuously, as in an electric motor, but rather these pivotal movements. In contrast to an electric motor, the movements of the ball-digital camera are not only in one axis, but in any direction.
Bei einer Variante, um eine Magnet-Feld-Wechselwirkung zwischen den außerhalb angebrachten Elektromagnet-Spulen und der Kugel-Digitalkamera zu realisieren, reicht völlig aus, wenn die Kugel-Digitalkamera 1 Meridial oder Äquatorial einen Magnetring 14 aufweist, einen Magneten drinnen hat oder einen magnetisierten Bereich aufweist (6). Mit Hilfe von Elektromagnet-Spulen außen, die in die Hohlsphäre an verschiedene Stellen platziert sind und die von einer Steuerung gezielt mit Strom versorgt werden, wird die Kugel-Digitalkamera berührungslos gedreht. Je mehr in der Anzahl und je kleiner die Elektromagneten in die Hohlsphäre eingebaut sind, desto präziser ist die Drehung der Kugel-Digitalkamera. Durch eine koordinierte Magnetfeld-Intensität Steuerung der Spulen, kann man theoretisch mit nur drei oder vier Spulen, die Kugel in jede Richtung bewegen. Weil die Kugel-Digitalkamera innerhalb der Hohlsphäre drehbar ist, kann diese sowohl als Rückkamera als auch Frontkamera benutzt werden. Selbstverständlich dreht sich die Kugel-Digitalkamera dabei nicht unkontrolliert, sondern diese wird sehr genau über die Steuerung der Spulen auf gewünschtes Blickfeld positioniert. Das Anhalten in der gewünschte Position kann ebenso über die Magnetfelder der Spulen erfolgen, durch Erzeugung von Gegenfelder, der Schwenkung entgegenwirken, die aber rasch abgeschwächt werden, wenn die Kugel langsamer wird. Die Gegenkraft soll die Kugel lediglich bremsen, aber nicht gleich in die Gegenrichtung drehen, weil dann Schwing-Bewegungen entstehen, die das Bild verschwommen werden lassen. Die Hohlsphäre kann komplett durchsichtig gebaut werden, oder sie kann an bestimmte Stellen mit großen Lichtfenstern 9 ausgestattet, durch denen das Licht von den Bildmotiven, bzw. Umgebung in die Kugel-Digitalkamera ankommt und dessen Sensor auch erreicht. Bei einer durchsichtigen Hohlsphäre, ist die Digitalkamera wie eine kleine Kugel in eine durchsichtige Kapsel angebracht und wird berührungslos durch Elektromagneten bewegt. Kleine zusätzliche Optik-Elemente (Linsen) können eine leichte Bildverzerrung, die durch die sphärenförmigen Fenster entsteht, erfolgreich korrigieren. Die Digitalkamera kann auch mehr oder weniger aus dem Träger-Gerät herausgefahren werden, um den Blickwinkel zu vergrößern. In dem Fall wäre eine weitere Elektromagnet-Spule 10 notwendig, die die Hohlsphäre 8 oder ein Hohlzylinder in der die Kugel-Digitalkamera angebracht wäre, aus dem Träger-Gerät mehr oder weniger herausfährt.In one variant, to realize a magnetic-field interaction between the externally mounted solenoid coils and the ball digital camera, is quite sufficient when the ball-digital camera 1 Meridial or Equatorial a magnet ring 14 having a magnet inside or having a magnetized area ( 6 ). With the help of electromagnetic coils on the outside, which are placed in the hollow sphere at different locations and which are supplied with power by a controller, the ball digital camera is rotated without contact. The more the number and the smaller the electromagnets are built into the hollow sphere, the more precise is the rotation of the ball digital camera. By coordinating magnetic field intensity control of the coils, one can theoretically use only three or four coils to move the ball in any direction. Because the bullet digital camera is rotatable within the hollow sphere, it can be used as a rear camera as well as a front camera. Of course, the ball-digital camera does not rotate uncontrolled, but this is very accurately positioned on the desired field of view via the control of the coils. Stopping in the desired position can also be done via the magnetic fields of the coils, by counter-field generation, counteracting the panning, but rapidly attenuated as the ball slows down. The counterforce should only slow the ball, but not immediately turn in the opposite direction, because then oscillating movements arise that make the picture blurry. The hollow sphere can be built completely transparent, or it can reach certain places with large windows of light 9 equipped, through which the light arrives from the image motifs or environment in the ball-digital camera and its sensor also reached. In a transparent hollow sphere, the digital camera is mounted like a small ball in a transparent capsule and is moved without contact by electromagnets. Small additional optics elements (lenses) can successfully correct for slight image distortion caused by the spherical windows. The digital camera can also be more or less moved out of the carrier device to increase the viewing angle. In the case would be another solenoid coil 10 necessary that the hollow sphere 8th or a hollow cylinder in which the ball digital camera would be mounted, more or less moves out of the carrier device.
Vorteilhaft ist bei der Erfindung auch die Tatsache, dass hier keine extra Lichtablenkungselemente eingebaut werden müssen und das vereinfacht die Sache enorm. Die Leiter-Verbindung zwischen der beweglichen Kugel-Digitalkamera und der Signalverarbeitungseinheit, die außerhalb der gekapselten Sphäre sich befindet, ist eine etwas längere, flexible Leitung 20, die die Bewegungen der Digitalkamera nicht weiter behindert. Diese Leiter oder Mikro-Kabel muss sehr viele Schwenkungen aushalten und dabei stets eine einwandfreie Signalübertragung ermöglichen. Verflechte Mikro-Kabel, wie man aus den Lautsprecher-Membranen kennt, können dabei sehr viele Schwingungen aushalten. Obwohl hier die Kugel-Digitalkamera nicht nur in Schwingungen versetzt, sondern auch hin und her gedreht wird, können solche Kabel bei täglichen Belastungen einige Jahre aushalten. Wie beschrieben, kann die Kugel-Digitalkamera einfach lose in die Hohlsphäre ohne jegliche Lager eingebaut werden. Optimal und einfach wäre eine Zweiachsen Kardanaufhängung 23 (es reicht dabei eine stark vereinfachte Kardanaufhängung, mit nur einem kleinen Arm, wie in der 7 dargestellt ist, einzubauen). Auch eine Spiralfeder 25, die jegliche Bewegungen in alle Richtungen erlaubt, die die Kugel-Digitalkamera und die Hohlsphäre federnd verbindet, kann eingesetzt werden (7a). Die Bewegungen werden durch elektromagnetischen Antrieb berührungslos durchgeführt. Die unerwünschten Weiter-Schwingungen der Kugel-Digitalkamera, falls sie auf einer Spiralfeder aufgehängt ist, können ebenso elektromagnetisch oder durch Wirbelstromtechnik schnell gedämpft werden. Eine Steuereinheit 21 kann beim Erreichen einer bestimmten Drehposition der Kugel-Digitalkamera 1 über Elektromagnet-Spulen 10 Gegen-Magnetfelder schnell erzeugen, die der Kugel-Digitalkamera-Weiterdrehung oder deren Schwingungen entgegenwirken. Bei Verwendung von Kardanaufhängung, oder bei Varianten, wobei die Kugel-Digitalkamera einfach in die Hohlsphäre lose steckt, sind keine Weiter-Schwingungen zu erwarten, sobald die gewünschte Positionierung erreicht ist und die aktiven Elektromagnetspulen abgeschaltet sind. Weil die Digitalkamera auch um die optische Achse sich drehen kann, ist das Fotografieren bzw. Erzeugung von perfekten Bildern auch bei Schräghaltung des Träger-Geräts möglich. Das Bild wäre stets perfekt gerade, egal wie schräg man die Digitalkamera hält. Über die Steuereinheit und natürlich Software-Unterstützung des Träger-Geräts kann für Videoaufnahmen automatisch der Digitalkamera-Bildsensor so gedreht werden, dass Breitbild-Aufnahmen erfolgen. Bei Einzelbildaufnahme kann, wenn gewünscht eine perfekte vertikale Ausrichtung der Fotoaufnahmen erfolgen, was durch die 90° Drehung des Bildsensors möglich ist.An advantage of the invention is the fact that no extra light deflecting elements need to be installed and this simplifies the matter enormously. The Conductor Link between the Bullet Digital Camera and the signal processing unit located outside the encapsulated sphere is a slightly longer, flexible conduit 20 that does not interfere with the digital camera's movements. These conductors or micro-cables must withstand many swings and always allow a perfect signal transmission. Interweaving micro-cables, as known from loudspeaker membranes, can withstand a great many vibrations. Although the bullet digital camera not only vibrates here, but also turns it back and forth, such cables can withstand a few years of daily use. As described, the ball digital camera can be easily installed loosely in the hollow sphere without any bearings. Ideal and easy would be a two-axle gimbal 23 (It is enough a much simplified gimbal, with only a small arm, as in the 7 is shown to install). Also a coil spring 25 , which allows any movements in all directions, which connects the ball digital camera and the hollow sphere resilient, can be used ( 7a ). The movements are carried out without contact by electromagnetic drive. The unwanted further vibrations of the ball digital camera, if it is hung on a coil spring, can also be damped quickly by electromagnetic or eddy current technology. A control unit 21 can when reaching a certain rotational position of the ball digital camera 1 via solenoid coils 10 Generate counter-magnetic fields quickly, which counteract the ball-digital camera rotation or their oscillations. When using gimbals, or in variants where the ball digital camera is simply loose in the hollow sphere, no further oscillations are to be expected once the desired positioning is achieved and the active electromagnetic coils are switched off. Because the digital camera can also rotate around the optical axis, it is possible to photograph or create perfect images even when tilting the carrier device. The picture would always be perfectly straight no matter how weird the digital camera is. Using the control unit and, of course, the software support of the carrier device, the digital camera image sensor can automatically be rotated to take widescreen pictures for video recordings. When shooting single frames, if desired, perfect vertical alignment of the photographs can be achieved, which is made possible by the 90 ° rotation of the image sensor.
Die Steuerung kann die Kugel-Digitalkamera so ablenken, dass mit relativ hoher Frequenz (z. B. mehrere hunderte Hz), diese hin und her schwenkt, sodass gleichzeitige Bild- oder Videoaufnahmen aus Bildmotiven die weit auseinander liegen, aus verschiedene Perspektiven, sehr breite Panorama Bilder oder Bilder sowohl aus der Rückseite als auch aus der Vorderseite des Träger-Geräts gleichzeitig möglich sind, ohne dass das Träger-Gerät per Hand geschwenkt werden muss. Lediglich die Verschlusszeiten, bzw. die Bildsensor Ein- und Abschaltungen sollen so synchronisiert werden, dass die Bilder aus verschiedenen Bildmotiven, die weit auseinander liegen, Bilder aus der Rückseite und der Vorderseite, getrennt werden. Z. B. die erste Millisekunde liefert ein Bild aus dem Bildmotiv A, das rechts aus der Sicht des Träger-Geräts liegt, die zweite Millisekunde wird die Kugel-Digitalkamera geschwenkt und das Motiv B im Blickfeld nehmen, das links von dem Träger-Gerät liegt (8). Das gleiche kann mit den Bildmotiven aus der Vorderseite und aus der Rückseite erfolgen (weil die Kugel-Digitalkamera von vorne nach hinten gedreht wurde). Bei Videoaufnahmen kann die Schwenkung hin und her synchron mit der Bild-Frequenz erfolgen, sodass gleichzeitig zwei Videos aus zwei verschiedenen Bildmotiven oder Perspektiven entstehen können. Das würde bedeuten, z. B. in die erste Millisekunde das Motiv A aufgenommen wird, die zweite Millisekunde erfolgt die Schwenkung nach B, während der dritten Millisekunde wird das Bild aus dem Motiv B aufgenommen, dann während der vierten Millisekunde die Schwenkung von B nach A erfolgt, dann während der fünften Millisekunde das Motiv A aufgenommen, dann in die sechste Millisekunde die Schwenkung von A nach B erfolgt und so weiter. Der Übergang kann durch Verschlusszeiten bzw. Sensor Ein- und Abschaltung ausgeblendet werden. Die Autofokus-Funktion kann die Einstellungen einmal vornehmen und dann diese bei den verschiedenen Bildmotiven „merken”, sodass keine neue Nachjustierung erforderlich ist. Beim Drehen um 180°, während die Lichtachse geschwenkt wird, wird das Bild nicht verschwommen, weil der Bildsensor ein und ausgeschaltet wird, bzw. der Verschluss erst dann geöffnet, wenn die Kamera still steht. In dem Fall sieht so aus, als ob das Licht-Aufnahme-Feld aus der Vor- oder Rückseite gewechselt wird (8).The control can distract the ball-digital camera so that with relatively high frequency (eg several hundreds of Hz), this oscillates back and forth, so that simultaneous picture or video recordings from picture motives are far apart, from different perspectives, very wide Panorama images or images from both the back and from the front of the carrier device are simultaneously possible without the carrier device must be pivoted by hand. Only the shutter speeds, or the image sensor inputs and shutdowns should be synchronized so that the images from different motifs that are far apart, images from the back and the front, are separated. For example, the first millisecond provides an image from the image motif A, which is located on the right from the perspective of the carrier device, the second millisecond will pivot the ball digital camera and the subject B in the field of view, which is located to the left of the carrier device ( 8th ). The same can be done with the front and back images (because the bullet digital camera was rotated from front to back). When shooting video, the pan can be paced back and forth in sync with the picture frequency, so you can simultaneously create two videos from two different subjects or perspectives. That would mean, for. B. in the first millisecond the subject A is recorded, the second millisecond is the pivoting to B, during the third millisecond, the image is taken from the subject B, then during the fourth millisecond, the pivoting from B to A, then during the the fifth millisecond, the motif A was taken, then in the sixth millisecond, the pivoting from A to B takes place and so on. The transition can be hidden by shutter speeds or sensor switching on and off. The autofocus function can make the settings once and then "remember" them in the different images, so no new readjustment is required. When rotated 180 ° while the light axis is panned, the image does not blur because the image sensor turns on and off, or the shutter opens only when the camera is stationary. In the case, it looks like the light-receiving panel is being changed from the front or back ( 8th ).
Mit eine Bewegungs-Sensor-Unterstützung oder Softwareunterstützt, gekoppelt mit einem Gravitations-Sensor oder kombiniert mit eine herkömmlichen Bildstabilisierungs-Vorrichtung 7, kann das System als perfektes Stabilisierung-System gegen verwackelte Bilder konzipiert werden.Assisted with motion sensor support or software coupled with a gravitational sensor or combined with a conventional image stabilization device 7 , the system can be designed as a perfect stabilization system against blurred images.
Bei einer Variante, die in der 10 dargestellt ist, wird die Oberfläche eines Plastik-Fensters des Digitalkamera-Träger-Geräts, dass das Sehfeld des Bildsensors schützt, aus einem speziellen Polymer-/Kunststoff 40 (z. B. elektroaktiven Kunststoff) hergestellt, das in der Lage ist, elektrisch oder thermisch gesteuert vorübergehend eine Kuppe nach außen zu bilden. Weil der Rand der Fenster-Kuppe mit einem nicht dehnbaren Ring 65 begrenzt ist, wird das die Bildung der Kuppe fördern, die durch die Ausdehnung des elektroaktiven Polymer-Elements entsteht. Die unter elektrische Spannung eingeleitete Ausdehnung der Fenster-Kuppe kann sich nicht über dem Ring ausweiten, was zu Bildung der Kuppe führt. Weil das Fenster schon leicht nach außen gebogen ist, wird eine Ausdehnung die Kuppen-Bildung nach Außen einleiten. In die Fenster-Kuppe kann die Kugelförmige Digitalkamera durch eine Elektromagnetspule 38 angetrieben, sich hineinschlüpfen und dadurch den Blickwinkel deutlich erweitern, was interessant wäre, etwa, wenn das Träger-Gerät (z. B. das Mobil-Telefon) auf dem Tisch liegt und man möchte aus diese Position den ganzen Raum fernüberwachen. Sobald die Überwachung nicht mehr erforderlich ist oder vom Benutzer unterbrochen wird, kann die Spannung zu elektroaktiven Polymer-Element unterbrochen werden und die gebildete Fensterkuppe nimmt wieder die normale, fast flache Form wieder ein. In dem Fall sinkt auch die Kamera hinein in die normale Position zurück.In a variant that in the 10 is shown, the surface of a plastic window of the digital camera-carrier device that protects the visual field of the image sensor, from a special polymer / plastic 40 (eg, electroactive plastic) which is capable of temporarily forming a dome outwardly, either electrically or thermally controlled. Because the edge of the window dome with a non-stretchy ring 65 is limited, this will promote the formation of the dome, which results from the expansion of the electroactive polymer element. The voltage applied to the expansion of the window tip can not extend over the ring, resulting in the formation of the dome. Because the window is already bent slightly outward, an expansion will initiate the dome formation to the outside. In the window-dome, the spherical digital camera can by a solenoid coil 38 driven, slip into it and thereby significantly broaden the viewing angle, which would be interesting, such as when the carrier device (eg the mobile phone) is on the table and you want to monitor from this position the whole room. Once the monitoring is no longer required or interrupted by the user, the voltage can be interrupted to electroactive polymer element and the formed window tip takes the normal, almost flat shape again. In this case, the camera will also sink back into the normal position.
Durch die Rotation der Digitalkamera und die Erzeugung der Fenster-Kuppe, wäre das Blickfeld fast halbsphärisch zu überwachen. Mit einer Soundsteuerung, die mit dem Antrieb-System gekoppelt wäre, könnte die Digitalkamera dann dort automatisch gerichtet werden, woher der Sound oder die Stimme kommt. Für diesen Fall sollte das Digitalkamera-Träger-Gerät über einem Stereo-Mikrofon oder Richtmikrofon verfügen. Eine elektronische Kopplung der beiden Systeme, also Audio- und optische Erfassungs-Systeme kann das Antriebs-System so gesteuert werden, wodurch die Bewegungen der Digitalkamera automatisiert werden. Auf diese Weise würde die Digitalkamera genau in Richtung der Stimmen/Sound-Quelle für Bildaufnahme/Videoaufnahme gerichtet werden.Due to the rotation of the digital camera and the creation of the window dome, the field of view would be monitored almost semi-spherically. With a sound control system coupled with the drive system, the digital camera could then be automatically directed to where the sound or voice comes from. In this case, the digital camera-carrier device should have a stereo microphone or directional microphone. An electronic coupling of the two systems, so audio and optical detection systems, the drive system can be controlled so that the movements of the digital camera are automated. In this way, the digital camera would be aimed exactly in the direction of the voice / sound source for image recording / video recording.
Der elektromagnetische Antrieb der Kugel-Digitalkamera, ist relativ einfach gebaut. Basis dafür bildet ein Dauermagnet-Körper 13 drinnen in die Kugel-Digitalkamera 1, ein magnetisierter Bereich 15 auf die Kugel-Digitalkamera-Fläche 19 oder ein Dauermagnet-Ring 14, der im Umfang der Kugel-Digitalkamera wie ein Meridian angebracht ist, Hauptsache außerhalb des Blickfeldes der Kugel-Digitalkamera (11). Dieser Dauermagnet (egal ob magnetisierter Bereich, Dauermagnet-Körper, Dauermagnet-Ring) wird durch elektromagnetische Spulen 10, die in die Wand der Hohlsphäre 8 festeingebaut sind (können auch komplett außerhalb der Hohlsphäre eingebaut werden), in jede beliebige Richtung gesteuert gedreht. Die Dämpfung der Schwingungen, die beim schnellen Stillhalten in einer Position entstehen, werden gezielt durch schwächere Magnetimpulse, die den Schwingungen Entgegenwirken, gedämpft. Eine Dämpfung kann auch durch das Kurzschließen (natürlich elektronisch durch die Steuerung) der stromlosen Elektromagnet-Spulen erfolgen. Nach Lorenz-Gesetz, werden die Schwingungen des Dauermagnets in die Spulen elektromagnetische Induktionen verursachen, was zu Erzeugung von sehr kleinen Strömen und Spannungen führt. Schließt man die Spulen kurz, werden diese Ströme eine Bremskraft auf dem Dauermagneten ausüben, somit die Schwingungen schnell gedämpft. Für die Dämpfung der Schwingungen, können sehr effektiv auch andere Methoden verwendet werden. Z. B. an die Außenwand der Kugel-Digitalkamera oder Innenwand der Hohlsphäre kann man kleine Borsten 63 oder kleine, leichte Schwamm-Körper 64 oder Schwamm-Beschichtung einbauen, die dann mit der Hohlsphären-Wand leicht berühren und die Kugel-Digitalkamera sofort bei fehlendem Drehmoment stoppen.The electromagnetic drive of the ball digital camera, is relatively simple in construction. The basis for this is a permanent magnet body 13 inside the globe digital camera 1 , a magnetized area 15 on the globe digital camera plane 19 or a permanent magnet ring 14 Being mounted in the circumference of the globe digital camera like a meridian, the main thing outside of the field of view of the ball digital camera ( 11 ). This permanent magnet (whether magnetized area, permanent magnet body, permanent magnet ring) is made by electromagnetic coils 10 in the wall of the hollow sphere 8th are permanently installed (can also be installed completely outside the hollow sphere), rotated in any direction controlled. The damping of the vibrations that arise during rapid standstill in one position, are selectively attenuated by weaker magnetic pulses that counteract the vibrations. Damping can also be done by short circuiting (of course electronically by the controller) the electroless solenoid coils. According to Lorenz's law, the vibrations of the permanent magnet into the coils will cause electromagnetic induction, resulting in the generation of very small currents and voltages. Closing the coils short, these currents will exert a braking force on the permanent magnet, thus dampening the vibrations quickly. For the damping of vibrations, other methods can be used very effectively. For example, on the outer wall of the ball-digital camera or inner wall of the hollow sphere you can use small bristles 63 or small, light sponge body 64 or sponge coating, then lightly touch the hollow sphere wall and immediately stop the ball digital camera in the absence of torque.
Die Kugel-Digitalkamera kann ein bewegliches Objekt, nachdem das optisch erfasst wurde, auch verfolgen, bis das Blickfeld zu Ende ist bzw. die Bewegungsfreiheit innerhalb der Bewegungswinkel ausgeschöpft wird. Das wird allerdings softwaremässig unterstützt (ähnlich wie bei heutigen Digitalkameras, wobei das Gesicht einer Person, sobald erfasst ist, markiert und verfolgt wird. Oft in solchen Fälle werden die Autofokus-Einstellungen stets auf das Gesicht der Zielperson nahjustiert, sodass ein klares Bild davon aufgenommen wird.The ball-digital camera can also track a moving object after it has been optically detected until the field of view is over or the freedom of movement within the movement angle is exhausted. However, this is supported by software (similar to today's digital cameras, where a person's face is captured and tracked as soon as it is detected.) In such cases, the autofocus settings are always closely aligned with the subject's face, so that a clear picture is taken becomes.
Die drehbare Kugel-Digitalkamera 1 kann mit einer Rück-Stellfeder 26 oder noch besser mit einem zusätzlichen Ruhe-Position-Dauermagnet 48, der einen Ferromagnet-Bereich 57 oder Ferromagnet-Körper (vorzugsweise Eisen oder Nickel) in einer Ruhe-Position anzieht, ausgestattet werden (12). Die Variante mit Rückstellfeder, sollte einen weichen und spiralförmigen Feder ausgestattet werden, der die Schwenkbewegung der Kugel-Kamera nicht hindert. Besser funktioniert die Methode mit dem Dauermagneten, der für den Ruhe-Zustand sorgt. Er verhindert die Drehung der Kugel-Kamera nicht und kann große Schwenkungen ermöglichen. Die Rück-Stell-Feder 26 oder der Ruhe-Position-Dauermagnet 48 sorgen dafür, dass bei elektromagnetischer Drehung der Kugel-Digitalkamera, eine bestimmte Magnetfeld-Kraft die Kugel bis zu einer bestimmten Position dreht. Verstärkt man das Magnetfeld der Elektromagnetischen Spule, wird die Digitalkamera noch weiter gedreht, bis die Magnetfeldkraft oder die Rückstellfederkraft ausgeglichen sind. Die Drehrichtung kann einfach mit mindestens drei (oder noch besser vier davon) Elektromagnet-Spulen realisiert werden, die in Dreieck-Formation angeordnet sind. Anstatt eines Dauermagnets in die Kugel-Digitalkamera, kann man auch mit einem kleinen Ferromagnet-Körper 16 die Drehung realisieren, der in einer Stelle in die Kugel-Digitalkamera eingebaut ist. Dieser Ferromagnet-Körper wird durch die drei versetzte Elektromagnet-Spulen 10 angezogen und das in die Richtung, die durch die Magnetkraft der Spulen bestimmt wird. Allerdings die Variante mit den Dauermagneten hat auch einige Vorteile, weil sie mit wenige Elektromagneten und genauer steuerbar ist. Ist die Spule 1 aktiv, wird die Digitalkamera in die Richtung A gedreht. Wird die Spule 1 umgepolt oder zusätzlich die Spule 2 aktiviert, dann dreht sich die Digitalkamera in Richtung B. Die Umpolung der Spulen zeigt nur bei Variante mit den Dauermagneten einen Effekt. Je nachdem wie stark das Magnetfeld der Spule 2 ist, wird die Kugel-Digitalkamera, mehr oder weniger gedreht. Werden aber z. B. gleichzeitig die Spulen 1 und 3 aktiviert, wird dann die Digitalkamera in eine Zwischenrichtung gedreht, also Richtung Achse C. Je nachdem welche der Spulen stärker ist, bzw. mit mehr Strom versorgt wird, wird dann die Drehung mehr in die Richtung der stärkeren Spule erfolgen. Somit auch die Digitalkamera in jede beliebige Richtung gedreht (13). Eine Dämpfung der Schwingungen der Kugel-Digitalkamera kann man elektronisch durch die Steuerung der Spulen erreichen, wobei mehrere hunderte oder sogar tausende Male pro Sekunde, kleine Impulse an den Spulen weiter gegeben werden, die der Schwingungen entgegenwirken, mit dem Ziel die Schwingungen der Kugel-Digitalkamera schnell zu dämpfen. Die Echtzeit-Erfassung der Schwingungen kann mit Hilfe von einer Zusatzsteuerung, die mit den Spulen gekoppelt ist, oder direkt über die Spulensteuerung erreichen. Die winzigen Spulen-Induktions-Schwankungen deuten daraufhin, dass die Kugel-Digitalkamera schwingt (14). Eine digitale Erfassung solche Induktions-Schwankungen, ergibt in Echtzeit die Schwingungen der Kugel-Digitalkamera wieder. Eine Gegensteuerung mit kleinen Strom-Impulsen kann diese Schwingungen blitzschnell dämpfen und die Kugel-Digitalkamera zu Ruhe bringen. Sowohl für die Erfassung, als auch Gegensteuerung können die gleichen Elektromagnet-Spulen 41 verwendet werden, oder auch getrennte Spulen (in dem Fall wären dann mindestens sechs Spulen notwendig). Wenn getrennte Spulen verwendet werden sollen, dann können die Erfassungs-Spulen die Rolle von Induktions-Schwankungen Sensor-Spulen übernehmen.The rotatable ball digital camera 1 can with a return spring 26 or even better with an additional resting position permanent magnet 48 that has a ferromagnet area 57 or Ferromagnet body (preferably iron or nickel) in a rest position, be equipped ( 12 ). The variant with return spring, a soft and spiral spring should be equipped, which does not prevent the pivoting movement of the ball camera. The method works better with the permanent magnet, which ensures the resting state. It does not prevent the rotation of the ball camera and can allow large swivels. The return actuator spring 26 or the rest position permanent magnet 48 ensure that when the ball digital camera turns electromagnetic, a certain magnetic field force turns the ball to a certain position. By amplifying the magnetic field of the electromagnetic coil, the digital camera continues to be rotated until the magnetic field force or the return spring force is balanced. The direction of rotation can be easily realized with at least three (or more preferably four) solenoid coils arranged in a triangular formation. Instead of a permanent magnet in the ball digital camera, you can also use a small Ferromagnet body 16 realize the rotation built into the ball digital camera in one place. This ferromagnet body is replaced by the three staggered solenoid coils 10 attracted and that in the direction determined by the magnetic force of the coils. However, the variant with the permanent magnets also has some advantages, because it is with few electromagnets and more precisely controllable. When coil 1 is active, the digital camera is rotated in direction A. If the coil 1 is reversed or in addition the coil 2 is activated, then the digital camera rotates in the direction B. The polarity reversal of the coils only shows an effect with variant with the permanent magnets. Depending on how strong the magnetic field of the coil 2 is, the ball digital camera, more or less rotated. But are z. B. simultaneously activates the coils 1 and 3, then the digital camera is rotated in an intermediate direction, ie direction C. Depending on which of the coils is stronger, or is supplied with more power, then the rotation is more in the direction of the stronger Coil done. Thus, the digital camera rotated in any direction ( 13 ). An attenuation of the vibrations of the ball digital camera can be achieved electronically by controlling the coils, where several hundreds or even thousands of times per second, small impulses are given to the coils, which counteract the vibrations, with the aim of the vibrations of the ball Quickly dampen digital camera. The real-time detection of the vibrations can be achieved by means of an additional control coupled to the coils or directly via the coil control. The tiny coil induction fluctuations indicate that the bullet digital camera is vibrating ( 14 ). A digital detection of such induction fluctuations, realizes the vibrations of the ball digital camera in real time. Countermeasure with small current pulses can dampen these vibrations as fast as lightning and bring the ball digital camera to rest. Both for the detection, as well as counter-control can use the same solenoid coils 41 or separate coils (in which case at least six coils would then be necessary). If separate coils are to be used then the detection coils can take on the role of induction fluctuations sensor coils.
Als Schwingungs-Dämpfer sind auch kleine Borsten oder Schwamm-Stücke, die zwischen der drehbaren Kugel-Kamera und der Hohlsphäre platziert sind, optimal geeignet. Die Borsten müssen sehr weich sein und an einem Ende entweder mit der Kugel-Kamera-Außenwand oder mit der Hohlsphären-Wand gekoppelt, wobei das andere Ende frei bleibt. Durch die Berührung wird ein kleiner mechanischer Widerstand an der drehbaren Kugel-Kamera ausgeübt und somit eine sofortige Dämpfung der Schwingungen erreicht.As a vibration damper and small bristles or sponge pieces, which are placed between the rotatable ball camera and the hollow sphere, are optimally suitable. The bristles must be very soft and coupled at one end to either the bullet-camera outer wall or the hollow-sphere wall, leaving the other end free. As a result of the contact, a small mechanical resistance is exerted on the rotatable ball camera, thus achieving an immediate damping of the vibrations.
Der Elektromagnetische Antrieb ist ziemlich einfach zu realisieren und kann mit relativ wenig Strom und niedrigen Spannung arbeiten, was dem Akku zugute kommt. Die Frequenz der Schwingungen kann sehr hoch sein und mehrere KHz betragen.The electromagnetic drive is quite easy to implement and can work with relatively little power and low voltage, which benefits the battery. The frequency of the vibrations can be very high and amount to several KHz.
In der 15 ist die Variante mit Elektromagnet-Spulen dargestellt, wobei die Kugel-Digitalkamera 1 in eine Kardanaufhängung 22 oder Teilkardanaufhängung 23 eingebaut ist. Der Bildsensor 2 und seine Optik-Elemente 5 sind idealerweise in einem Kugelgehäuse angebracht, die beweglich in einer hohlsphärischen Kammer 8 angebracht ist, die durchsichtig ist, bzw. Blicklichtfenster 9 aufweist. Das kugelförmige Gehäuse (Kugel-Kamera/Kugel-Digitalkamera) ist in der durchsichtigen Hohlsphäre platziert. Die Kugel-Digitalkamera ist etwas kleiner als die Hohlsphäre, somit drin frei beweglich. Die Aufnahme-Richtung der Digitalkamera wird durch die Elektromagnetspulen 10 bestimmt, die an die Hohlsphären-Wand eingebaut sind. Die elektrische und Signalübertragung von dem Sensor auf die Auswerte Einheit erfolgt durch eine sehr dünne und extrem flexible Leitung 20, die idealerweise wie eine Feder geformt ist. Die feinen Signalleitungen sind ineinander verflochten, ähnlich wie die Leitungen einer magnetischen Spule in einem Lautsprecher Membran. Diese Methode hat sie sehr lange bewährt, um die Leitungen vor Schäden aufzubewahren. Es ist bekannt dass die Lautsprechermembran während ihr gesamtes „Leben” eine sehr hohe Anzahl von Schwingungen absolviert (mehrere hunderte Milliarden!!), wobei die Stromleitungen zwischen dem Gehäuse und der Lautsprecherspule unzählige Bewegungen und Schwingungen mitmachen, auch nach Jahren intakt bleiben. Die gleiche Technik könnte auch hier verwendet werden. Das würde eine langlebige einwandfreie Signal- und Stromübertragung zwischen dem Bildsensor und dem Träger-Gerät (z. B. einem Smartphone) trotz der Bewegung des Bildsensors gewährleisten. Wenn man eine längere Leitung verwendet, die fein verflochten ist, und die auch mehr oder weniger wie eine Feder spiralförmig geformt ist, kann eine nahezu vollständige Drehung des Bildsensoren und seiner optischen Elementen ermöglichen. Der Innendurchmesser der Hohlsphäre ist nur wenig größer als die Kugel-Digitalkamera 1, in der der Bildsensor und seine Begleitelemente eingebaut sind. Durch die Magnetfeldwechselwirkung zwischen den Magnet-Feldern der elektromagnetischen Spule 10 in der Hohlsphäre und des Dauermagnets 13 in der drehbaren Kugel-Digitalkamera, kann man eine beliebige Drehung der Kugel-Digitalkamera erreichen. Ebenso die Beleuchtungselemente 53, egal ob diese im Spektrum des sichtbaren Lichts oder im Infrarot-Bereich Strahlung emittieren, können mit der Kugel-Digitalkamera mit bewegt werden. Das ermöglicht eine optimale Beleuchtung, dass die Bewegung des Blickfeldes der Kugel-Digitalkamera verfolgt. Auch ein Blitzlicht, vorzugsweise als Leuchtdiode 54 in die Kugel-Digitalkamera eingebaut, kann dafür verwendet werden (15). Es ist denkbar auch der Einsatz von Laserdioden als Beleuchtungsmittel. Die Laserdioden strahlen sehr intensiv und können perfekt das Motiv beleuchten. Eine Kombination von drei Licht-Grundfarben (RGB), bzw. der Einbau von mindestens drei Laserdioden, wobei mindestens eine ein rotes, die zweite blaues und die dritte grünes Laserlicht abgibt, kann ein gesamtes Weißlicht erzeugt werden, das das Blickfeld beleuchtet.In the 15 the variant is shown with solenoid coils, the ball digital camera 1 in a gimbal 22 or partial cardan suspension 23 is installed. The image sensor 2 and its optics elements 5 are ideally mounted in a ball housing which is movable in a hollow spherical chamber 8th attached, which is transparent, or Blicklichtfenster 9 having. The spherical housing (ball camera / ball digital camera) is placed in the transparent hollow sphere. The ball digital camera is slightly smaller than the hollow sphere, thus freely movable in it. The recording direction of the digital camera is through the electromagnetic coils 10 determined, which are installed on the hollow sphere wall. The electrical and signal transmission from the sensor to the evaluation unit is made by a very thin and extremely flexible cable 20 which is ideally shaped like a spring. The fine signal lines are intertwined, much like the leads of a magnetic coil in a speaker membrane. This method has proven itself for a long time to protect the lines from damage. It is well-known that the loudspeaker membrane during its entire "life" undergoes a very high number of oscillations (several hundreds of billions !!), whereby the power lines between the housing and the loudspeaker coil undergo innumerable movements and oscillations, even after years remain intact. The same technique could be used here as well. This would ensure long-lasting, flawless signal and power transmission between the image sensor and the carrier device (eg, a smartphone) despite the movement of the image sensor. Using a longer conduit that is finely intertwined, and which is also more or less helically shaped like a spring, may allow for nearly complete rotation of the image sensor and its optical elements. The inner diameter of the hollow sphere is only slightly larger than the ball digital camera 1 in which the image sensor and its accompanying elements are installed. Due to the magnetic field interaction between the magnetic fields of the electromagnetic coil 10 in the hollow sphere and the permanent magnet 13 in the rotatable ball digital camera, one can achieve any rotation of the ball digital camera. Likewise the lighting elements 53 Whether they emit radiation in the spectrum of visible light or in the infrared range, they can be moved with the spherical digital camera. This allows optimal illumination that tracks the movement of the field of view of the ball-digital camera. Also a flash, preferably as a light emitting diode 54 built into the ball digital camera, can be used for 15 ). It is also conceivable the use of laser diodes as lighting means. The laser diodes radiate very intensively and can perfectly illuminate the subject. A combination of three basic light colors (RGB), or the installation of at least three laser diodes, at least one of which emits a red, the second blue and the third green laser light, a total white light can be generated, which illuminates the field of view.
Die 18 zeigt eine Variante, die eine Voll-Kardanaufhängung 22 aufweist. Hier ist eine Drehung der Kugel-Digitalkamera in 3D möglich, bzw. alle auf drei Raum-Achsen, obwohl eine vereinfachte Variante auch mit eine Teil-Kardanaufhängung 23 mit nur zwei Drehachsen 68, gut zu recht käme. Das System mit Elektromagneten kann extrem schnell, absolut lautlos und präzise steuerbar sein. Digitalkamera-Geräte, die damit ausgestattet sind, können sehr schnell bewegliche Ziele erfassen und verfolgen. Egal, ob das System für Mobiltelefone, Webcams, Dashcams, Tablett-PC-s, Laptops, Fernsehgeräte, Roboter, Fahrzeuge, Überwachungskameras, Drohnen aus der Luft, Kampfflugzeuge, Raketen oder andere Geräte eingesetzt wird, es erfüllt alle technischen Anforderungen für die Erfassung von schnell beweglichen Zielen. Das Digitalkamera-Gehäuse kann auch in Zylinderform oder auch anderen Form gebaut werden, wobei diese entweder über Dauermagnet-Felder in einem Magnetfeld-Käfig, oder durch kleine Feder in eine möglichst zentrale Position in die Kapsel gehalten wird. Am Gehäuse ist eine kleine flexible elektrische Mikro-Kabel oder Leitung angebracht, die mit den Digitalkamera-Sensor und seine elektrischen Begleitelemente gekoppelt ist. Diese elektrische Leitung dient auch als Signalleitung und verbindet den Kamerasensor mit der Energie-Versorgung und Signal-Verarbeitungs-Komponenten des Digitalkamera Träger-Geräts, dass die Digitalkamera beinhaltet.The 18 shows a variant that is a full gimbal 22 having. Here is a rotation of the ball digital camera in 3D possible, or all on three space axes, although a simplified variant with a partial gimbal 23 with only two axes of rotation 68 , rightly so. The electromagnet system can be extremely fast, absolutely silent and precisely controllable. Digital camera devices that are equipped with it, can quickly detect moving targets and follow. Whether it's for mobile phones, webcams, dashcams, tablet PCs, laptops, televisions, robots, vehicles, surveillance cameras, aerial drones, fighter jets, missiles, or other equipment, it meets all the technical requirements for capture of fast moving targets. The digital camera housing can also be built in cylindrical or other shape, which is held either by permanent magnet fields in a magnetic field cage, or by a small spring in the most central position in the capsule. Attached to the housing is a small flexible electrical micro cable or cable that is coupled to the digital camera sensor and its electrical companion elements. This electrical wire also serves as a signal line and connects the camera sensor to the power supply and signal processing components of the digital camera carrier device that the digital camera incorporates.
Bei einer Variante, die in der 19 dargestellt ist, wird die Kugel-Digitalkamera, in der der Digitalkamera-Sensor und seine Optik angebracht sind, an einer Feder 25 befestigt, wobei seitlich Elektromagnet-Spulen 10 (mindestens drei Stück in 120° Winkel zu einander angeordnet), angebracht sind, die die Kugel-Digitalkamera in beliebige Richtung tangential anziehen können. Durch das Anziehen der Kugel-Digitalkamera 1, wird der Blickwinkel der Digitalkamera geändert und das in der Richtung, wie das Gehäuse gezogen wird. Die Feder 25, an der die Kugel-Digitalkamera befestigt ist, leistet einen kleinen Wiederstand, die durch kleine Elektromagnet-Spulen überwunden wird. Je stärker das Magnet-Feld der dementsprechenden Spule, desto stärker die Neigung der Feder und damit auch die Blinkwinkel-Neigung der Kugel-Digitalkamera. Die Elektromagnet-Spulen werden durch eine elektronische Steuerung gesteuert, die wiederum von einer Software gesteuert wird. Die Stern-Anordnung der drei Spulen ermöglicht eine beliebige Schwenk-Richtung der Digitalkamera-Gehäuse. Noch feiner wird die Schwenkung, wenn mehr als drei Spulen eingebaut werden. Unbedingt erforderlich sind jedoch nicht mehr als drei. Um eine feine Drehung nach hinten zu realisieren kann auch die Hohlsphäre dabei nach hinten mit gedreht werden (20). Die Drehung der Hohlsphäre 8 kann man mit zwei Fix-Positionen durch nur eine Spule 38 außerhalb der Hohlsphäre und einem Dauermagneten 39 in die Wand der Hohlsphäre bestimmen. Wird die Spule umgepolt, dann dreht sich blitzschnell auch die Hohlsphäre in die andere Richtung, um 180°. Wird die Spule inaktiv, dann behält die Hohlsphäre diese Position, bis eine Umpolung der Spule erfolgt, somit ist eine Dauerstromversorgung der Spule nicht notwendig. In dem Fall wären die Sternförmig angeordneten Elektromagnet-Spulen, die die Kugel-Digitalkamera schwenken, stets in dem hinteren Teil der Halbsphäre angeordnet, und von dort würden sie die Kugel-Digitalkamera in beliebige Richtung schwenken (21).In a variant that in the 19 is shown, the ball-digital camera, in which the digital camera sensor and its optics are mounted, on a spring 25 attached, with side solenoid coils 10 (At least three pieces arranged at 120 ° to each other), are attached, which can attract the ball digital camera in any direction tangentially. By donning the globe digital camera 1 The angle of the digital camera is changed and that in the direction of how the housing is pulled. The feather 25 , to which the ball digital camera is attached, provides a small resistance, which is overcome by small solenoid coils. The stronger the magnetic field of the corresponding coil, the stronger the inclination of the spring and thus the angle of the tilt of the ball digital camera. The solenoid coils are controlled by an electronic control, which in turn is controlled by software. The star arrangement of the three coils allows any swivel direction of the digital camera housing. The tilt is even finer when more than three coils are installed. Absolutely necessary, however, are not more than three. In order to realize a fine turn to the rear, the hollow sphere can also be turned backwards ( 20 ). The rotation of the hollow sphere 8th One can with two fix positions through only one coil 38 outside the hollow sphere and a permanent magnet 39 determine in the wall of the hollow sphere. If the coil is reversed, then the hollow sphere also turns in the other direction in a flash, by 180 °. If the coil becomes inactive, then the hollow sphere retains this position until the coil is reversed, so that a continuous power supply to the coil is not necessary. In that case, the star-shaped solenoid coils that pivot the ball-digital camera would always be located in the back of the hemisphere and from there they would pivot the ball-digital camera in any direction ( 21 ).
Auch ein elektrostatischer Antrieb kann dafür gut geeignet sein. Dieser Antrieb wäre ähnlich wie die eines Mikro-Spiegel-Elements. Hier sind jedoch hohe Spannungen erforderlich, weil die Kugel-Digitalkamera dann durch Wechselwirkung von elektrostatischen Feldern bewegen würde. Ein Hochspannungswandler 50 und sämtliche Elektroden 49 wären dafür notwendig. Diese Methode wird schon bei DLP Chips (Digital-Light-Processor), bzw. als Antrieb für Mikro-Spiegel erfolgreich verwendet (43). Um die Ausführung wirtschaftlicher zu machen, kann man die Kugel mit elektrostatisch fest Aufgeladene Bereichen 69 herstellen (ähnlich wie bei elektrostatische Folien, die ohne Klebstoff an Fenstern alleine durch dauerhafte elektrostatische Aufladung haften bleiben). Durch die elektrische Feld-Wechselwirkung zwischen dem Wanderfeld der Elektroden 49 und der elektrostatisch permanent aufgeladenen Bereichen 69 in die Kugel, kann eine Drehung der Kugel-Kamera damit realisieren.An electrostatic drive can also be well suited for this purpose. This drive would be similar to that of a micro-mirror element. However, high voltages are required here because the ball-digital camera would then move by the interaction of electrostatic fields. A high voltage converter 50 and all electrodes 49 would be necessary. This method is already successfully used with DLP chips (Digital Light Processor), or as a drive for micro mirrors ( 43 ). To make the execution more economical, one can use the electrostatically fixed charged sphere 69 (similar to electrostatic films that adhere to windows alone with permanent electrostatic charge). By the electric field interaction between the traveling field of the electrodes 49 and the electrostatically permanently charged areas 69 in the ball, can realize a rotation of the ball camera with it.
Die Kugelform der Digitalkamera-Gehäuse muss zwar nicht unbedingt sein, ist aber optimal in dem Fall. Die Kugel-Digitalkamera kann mit einer Stellfeder 26 ausgestattet werden, die diese in einer Ruhe-Position hält. Die Feder kann eine Spiralfeder sein, die mehrere Windungen aufweist, die eine Drehung der Kugel in jede Richtung erlauben, dennoch eine kleine Federkraft ausüben, die die Kugel zu einer Ausgangposition auszurichten tendiert (19).The spherical shape of the digital camera case may not necessarily be, but is optimal in the case. The ball digital camera can with a spring 26 equipped to keep them in a quiet position. The spring may be a helical spring having a plurality of turns that allow rotation of the ball in each direction yet exert a small spring force that tends to orient the ball to an initial position (US Pat. 19 ).
Eine andere Option sieht vor, die Kugel mit Hilfe von Dauermagneten, schwebend in die Hohlsphäre zu halten. Allerdings wäre diese Methode ziemlich aufwändig und für kleine Geräte überflüssig.Another option is to hold the ball with the help of permanent magnets, floating in the hollow sphere. However, this method would be quite expensive and superfluous for small devices.
Die Variante mit der Kardanaufhängung 22 erlaubt sehr präzise Ausführung der Drehung der Kugel-Digitalkamera, anderseits die Variante mit der Spiralfeder 25 ist sehr einfach gebaut und zudem wirtschaftlich total günstig. Hier kann hinten die Kugel-Digitalkamera mit einer anderen Feder verbunden, der die Rolle einer Stellfeder hat und diese stets in die Ausgangsposition ausrichtet. Anstatt dieser Feder kann sehr gut auch ein Dauermagnet, der statisch angebracht ist und ein Ferromagnet 16, oder Bereich aus ferromagnetischem Material, der in oder auf die Kugel-Digitalkamera eingebaut ist, oder einen anderen Dauermagnet, der in die Kugel-Digitalkamera angebracht ist, die anziehend zu einander ausgerichtet sind, oder einem Ferromagnet-Bereich oder einen Ferromagnet-Körper (z. B. Eisen oder Nickel) ausgestattet werden (16). Die Feder oder der Dauermagnet sorgen dafür, dass eine Spannungs-Kraft, die die Kugel in einer bestimmten Position hält, erzeugt wird. Bei elektromagnetischer Drehung der Kugel-Digitalkamera, wird eine Magnetfeld-Kraft die Kugel bis zu einer bestimmten Position drehen. Verstärkt man das Magnetfeld der Elektromagnetischen Spule, wird die Digitalkamera noch weiter gedreht, bis die Magnetfeldkraft und die Rückstellfederkraft ausgeglichen sind. Die Drehrichtung kann einfach mit nur drei Elektromagnet-Spulen realisiert werden, die in Dreieck-Formation im hinteren Halbsphären-Bereich angeordnet sind. Ein kleiner Ferromagnet-Körper 16, der in eine Stelle in die Kugel-Digitalkamera 1 eingebaut ist, wird durch diese drei versetzte Spulen angezogen und das in die Richtung, die durch die Magnetkraft der Spulen bestimmt wird. Ist die Spule 1 aktiv, wird die Digitalkamera in die Richtung A gedreht (17). Wird die Spule 2 aktiviert, dann dreht sich die Kamera in Richtung B. Je nachdem wie stark das Magnetfeld der Spule 2 ist, wird die Digitalkamerakugel, mehr oder weniger gedreht. Werden aber z. B. gleichzeitig die Spulen 1 und 3 aktiviert, wird dann die Digitalkamera in eine Zwischenrichtung gedreht, also Richtung C (17). Je nachdem welche der Spulen ein stärkeres Magnetfeld erzeugt, bzw. mit mehr Strom versorgt wird, wird dann die Drehung weitgehend in die Richtung der stärkeren Spule erfolgen. Somit auch die Digitalkamera in jede beliebige Richtung gedreht. Eine Dämpfung der Schwingungen der Kugel-Digitalkamera kann man elektronisch durch die Steuerung der Spulen erreichen, wobei mehrere hunderte oder sogar tausende Male pro Sekunde, kleine Impulse an den Spulen weiter gegeben werden, mit dem Ziel die Schwingungen der Kugel-Digitalkamera schnell zu dämpfen, bzw. die Weiterdrehung oder Schwingung zu bremsen. Die Erfassung der Schwingungen kann mit Hilfe von einer Zusatzsteuerung, die mit den Spulen gekoppelt ist, oder direkt über die Spulensteuerung erreichen. Die winzige Spulen-Induktion Schwankungen deuten daraufhin, dass die Kugel-Digitalkamera schwingt. Eine digitale Erfassung solche Induktions-Schwankungen, ergibt in Echtzeit die Schwingungen der Kugel-Digitalkamera wieder. Eine Gegensteuerung mit kleinen Strom-Impulsen kann diese Schwingungen blitzschnell dämpfen und die Kugel-Digitalkamera zu Ruhe bringen. Sowohl für die Erfassung, als auch Gegensteuerung können die gleichen Elektromagnet-Spulen verwendet werden, oder auch getrennte Spulen (in dem Fall wären dann mindestens sechs Spulen notwendig). Wenn getrennte Spulen verwendet werden sollen, dann können die Erfassungs-Spulen die Rolle von Induktions-Schwankungen Sensor-Spulen übernehmen.The variant with the cardan suspension 22 allows very precise execution of the rotation of the ball digital camera, on the other hand, the variant with the coil spring 25 is very simple and also economically very cheap. Here, behind the ball digital camera connected to another spring, which has the role of a spring and this always aligns in the starting position. Instead of this spring can also very well a permanent magnet, which is statically attached and a ferromagnet 16 , or portion of ferromagnetic material incorporated in or on the ball digital camera, or another permanent magnet mounted in the ball digital camera, which are attractively aligned with each other, or a ferromagnet portion or ferromagnet body ( eg iron or nickel) ( 16 ). The spring or the permanent magnet ensures that a tension force, which holds the ball in a certain position, is generated. With electromagnetic rotation of the ball digital camera, a magnetic field force is the Turn the ball to a certain position. By amplifying the magnetic field of the electromagnetic coil, the digital camera continues to be rotated until the magnetic field force and the return spring force are balanced. The direction of rotation can be easily realized with only three solenoid coils arranged in triangular formation in the rear half-sphere region. A small ferromagnet body 16 standing in a spot in the globe digital camera 1 is installed, is attracted by these three offset coils and in the direction that is determined by the magnetic force of the coils. When coil 1 is active, the digital camera is rotated in direction A ( 17 ). When coil 2 is activated, the camera will rotate in direction B. Depending on how strong the magnetic field of coil 2 is, the digital camera ball is turned more or less. But are z. B. simultaneously activates the coils 1 and 3, then the digital camera is rotated in an intermediate direction, ie direction C ( 17 ). Depending on which of the coils generates a stronger magnetic field, or is supplied with more power, then the rotation will be largely in the direction of the stronger coil. Thus, the digital camera rotated in any direction. An attenuation of the vibrations of the ball digital camera can be achieved electronically by controlling the coils, with several hundreds or even thousands of times per second, small impulses are given to the coils, with the aim to quickly dampen the vibrations of the ball digital camera, or to brake the further rotation or oscillation. The detection of the vibrations can be achieved by means of an additional control, which is coupled to the coils, or directly via the coil control. The tiny coil-induction fluctuations indicate that the bullet digital camera is vibrating. A digital detection of such induction fluctuations, realizes the vibrations of the ball digital camera in real time. Countermeasure with small current pulses can dampen these vibrations as fast as lightning and bring the ball digital camera to rest. Both for the detection, as well as counter-control, the same solenoid coils can be used, or even separate coils (in which case at least six coils would then be necessary). If separate coils are to be used then the detection coils can take on the role of induction fluctuations sensor coils.
Eine ultradünne und extrem flexible Leitung verbindet den Sensor mit der Elektronik und Steuerung des Hauptgeräts, in dem die Digitalkamera eingebaut ist. Die Leitung soll nicht zu knapp bemessen sein, weil wenn die Kugel sich weiter dreht, die Länge reichen müsste, um diese nicht am Drehen zu hindern. Am besten ist es, wenn die Leitung wie eine Spiralfeder geformt ist. Die Öffnung der Hohlsphäre 8, bzw. das Sichtfenster 9 ist groß genug, um den Sichtwinkel des Digitalkamera-Sensors 2 auch bei Drehung nicht zu beschränken.An ultra-thin and extremely flexible cable connects the sensor to the electronics and control of the main unit that houses the digital camera. The line should not be too tight, because if the ball continues to turn, the length would have to reach, so as not to prevent them from turning. It is best if the line is shaped like a spiral spring. The opening of the hollow sphere 8th , or the viewing window 9 is large enough to the viewing angle of the digital camera sensor 2 not to be restricted even when turning.
Das System ist in der Lage den Digitalkamerasensor so schnell in Echtzeit die Kugel-Digitalkamera zu bewegen, sodass eine Verfolgung von schnell bewegenden Zielen, oder auch ein optischer Ausgleich für die Störbewegungen des Filmers möglich ist. Daher ist das System auch perfekt als Bildstabilisator-System geeignet. Denkbar ist auch als Ersatz für die Steady-Cam geeignet, weil viel kleiner gebaut und leichter ist. Das System braucht nicht unbedingt außerhalb nochmal eine Kardanische-Aufhängung/Gimbal oder Gyroscheiben. Gyrosensoren oder Erschütterungssensoren und eine Auswerteinheit dafür können die Stabilisierung ergänzen. Man kann eine kleine Schwungscheibe oder Schwungring in dem Sensor einbauen, der eine perfekte Stabilisierung ermöglichen würde. Vor allem wären die Bauteile viel kleiner, und würden kaum stören. Auch wäre sie weitgehend wartungsfrei.The system is able to move the digital camera sensor so fast in real time the ball digital camera, so that tracking of fast-moving targets, or even an optical compensation for the disturbing movements of the filmer is possible. Therefore, the system is also perfectly suited as an image stabilizer system. Conceivable is also suitable as a replacement for the steady-cam, because much smaller and lighter. The system does not necessarily need a cardanic suspension / gimbal or gyroscope outside again. Gyrosensors or vibration sensors and an evaluation unit can complement the stabilization. You can install a small flywheel or flywheel in the sensor, which would allow perfect stabilization. Above all, the components would be much smaller, and would hardly disturb. It would also be largely maintenance-free.
In der 22 ist eine einfache Darstellung des Prinzips, wobei das System wie folgt aufgebaut ist: die Kugel-Digitalkamera (Bildsensor-Gehäuse und deren Optik) ist mit einen sehr kleinen ferromagnetischen Körper 16 ausgestattet (z. B. Eisen, Nickel, oder eine magnetisch anziehbare Legierung), der auf der optischen Achse 55 auf der Rückseite eingebaut ist. Auf der Hohlsphäre 8 sind mindestens drei kleine Elektromagnet-Spulen 10 eingebaut, die in die Wand der Hohlsphäre 18 integriert sind, oder außerhalb der Sphäre eingebaut sind (weil wenn diese innen wären, dann sie die freie Drehbewegung der Sensor-Kugel hindern würden). Die Anordnung der Spulen ist auch hier sternförmig. Deren Aufgabe ist es, ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine Anziehungskraft auf einem Punkt (künftig als schwarzer Punkt hier gekennzeichnet) in dem der ferromagnetische Teil (z. B. kleiner Stück Eisen) auf der Sensor-Kugel sich befindet, auszuüben. Je nachdem welche der Spulen aktiviert wird, wird so die Drehung der Kugel erfolgen. Es reichen in der Regel nur drei Spulen aus, um alle Drehrichtungen zu bewirken. In dem Fall wären drei Hauptrichtungen, bei der Aktivierung der einzelnen Spulen machbar, aber unzählig viele Dreh-Richtungen, durch die Kombination aller drei Spulen. Die Spulen sind nicht nur ein und aus zu schalten, sondern deren Magnetfeld wird elektronisch stufenweise oder stufenlos gesteuert. Wenn die Spulen 1 und 2 kurzzeitig aktiviert werden, dann wird der schwarze Punkt so angezogen, dass er annähernd in eine Verbindungslinie zwischen den beiden Spulen kommt. Wird die Spule 3 aktiviert, dann bewegt sich der schwarze Punkt dorthin. Auf der Gegenseite der Kugel-Kamera dreht sich gleichzeitig die optische Achse mit und auch der Erfassungsbereich der Kamera.In the 22 is a simple representation of the principle, the system being constructed as follows: the ball-digital camera (image sensor housing and their optics) is with a very small ferromagnetic body 16 equipped (eg iron, nickel, or a magnetically attractable alloy) on the optical axis 55 is installed on the back. On the hollow sphere 8th are at least three small solenoid coils 10 built into the wall of the hollow sphere 18 are integrated, or are installed outside the sphere (because if they were inside, then they would prevent the free rotation of the sensor ball). The arrangement of the coils is also star-shaped here. Their task is to generate a magnetic field which exerts an attractive force on a point (in the future referred to as black dot here) in which the ferromagnetic part (eg small piece of iron) is located on the sensor ball. Depending on which of the coils is activated, so will the rotation of the ball. As a rule, only three coils are sufficient to effect all directions of rotation. In that case, three main directions would be feasible in the activation of the individual coils, but innumerable many directions of rotation, by the combination of all three coils. The coils are not only to turn on and off, but their magnetic field is controlled electronically stepwise or continuously. When the coils 1 and 2 are momentarily activated, the black dot is attracted so as to come close to a connecting line between the two coils. When the coil 3 is activated, the black dot moves there. On the opposite side of the ball camera simultaneously rotates with the optical axis and the detection range of the camera.
Die 23 zeigt eine Variante, wobei anstatt des Ferromagneten, ein Dauermagnet 13 in die Kugel-Digitalkamera 1 eingebaut ist. Hier richtet sich der Dauermagnet nach der Magnetfeldlinien 17 der aktiven Spulen 10 und dreht somit die Kugel-Digitalkamera 1, je nachdem welche der Spulen aktiv ist. The 23 shows a variant, wherein instead of the ferromagnet, a permanent magnet 13 into the globe digital camera 1 is installed. Here, the permanent magnet depends on the magnetic field lines 17 the active coils 10 and thus turns the bullet digital camera 1 , depending on which of the coils is active.
Die 24 zeigt eine Variante, wobei viele Spulen 10 in die Hohlsphärenwand 18 eingebaut sind, die einzeln oder gruppenweise aktivierbar sind. Bei Einzel-Aktivierung richtet sich der Dauermagnet 13, der in die Kugel-Digitalkamera 1 eingebaut ist, nach der Magnetfeldlinien der aktiven Spule und somit dreht die Digitalkamera in die Richtung. Weil die Bewegung der Kugel-Digitalkamera ausreichend in zwei Achsen ist, kann eine Teil-Kardanaufhängung 23 mit minimalen Teilen eingebaut werden. Somit wäre nur ein viertelkreisförmiger Arm 56 ausreichend, der zwei Gelenk-Punkte 24 aufweist, die Kugel-Digitalkamera 1 zu halten und ihre Bewegungsfreiheit in zwei Achsen zu gewährleisten. Dadurch wird nicht die Sicht der Digitalkamera behindert.The 24 shows a variant where many coils 10 into the hollow sphere wall 18 are incorporated, which can be activated individually or in groups. With single activation, the permanent magnet is directed 13 into the globe digital camera 1 is built according to the magnetic field lines of the active coil and thus the digital camera turns in the direction. Because the ball digital camera movement is sufficient in two axes, a partial gimbal can be used 23 be installed with minimal parts. Thus, only a quarter-circle-shaped arm would be 56 sufficient, the two joint points 24 has, the ball digital camera 1 to maintain their freedom of movement in two axes. This does not obstruct the digital camera's view.
In der 25 ist eine Variante dargestellt worden, bei der anstatt des Dauermagnets, eine ferromagnetische (Eisen, Nickel, etc.) Beschichtung in einem kleinen Bereich vorhanden ist, der auf die Kugel-Digitalkamera eingebaut ist. Der Ferromagnetische Bereich 57 kann in Form einer dünnen Beschichtung auf die Kugel-Digitalkamera aufgetragen werden. Der Drehmoment, bzw. die Kräfte, die notwendig sind, um die Kugel zu drehen, sind sehr schwach. Für die Vorrichtung in einem Smartphone braucht man lediglich eine Leistung von ca. 2–6 mW auf die Spule, um die Kugel-Digitalkamera schnell hin und her drehen.In the 25 a variant has been shown in which instead of the permanent magnet, a ferromagnetic (iron, nickel, etc.) coating is present in a small area, which is installed on the ball digital camera. The ferromagnetic region 57 Can be applied as a thin coating on the ball digital camera. The torque or forces necessary to turn the ball are very weak. For the device in a smartphone, you only need a power of about 2-6 mW on the coil to quickly turn the ball digital camera back and forth.
In der 26 ist die Kugel-Digitalkamera dargestellt, die mit Hilfe von Elektromagnet-Spulen 10 in eine beliebige Richtung gedreht wird. Sie weist einen Magnetring 14, einen Magneten drinnen oder einen magnetisierten Bereich auf. Je mehr und kleinere Elektromagneten außen eingebaut sind, desto präziser die Drehung der Kugel erfolgt. Durch eine koordinierte Magnetfeld-Intensität Steuerung der Spulen, kann man theoretisch mit drei oder mehr Spulen, die Kugel in jede Richtung bewegen. Feine Borsten 63, die entweder mit der Hohlsphärenwand fest gekoppelt sind mit freien Enden berührend an die Außenwand der Kugel-Kamera oder umgekehrt, fest mit der Außenwand der Kugel-Kamera gekoppelt und mit freien Enden an die Wand der Hohl-Sphäre berührend, halten den Abstand zwischen der Kugel-Kamera und der Hohlsphäre konstant und stören dabei die Drehung der Kugel nicht.In the 26 The globe digital camera is shown using electromagnetic coils 10 is rotated in any direction. She has a magnetic ring 14 , a magnet inside or a magnetized area. The more and smaller electromagnets are installed on the outside, the more precise the rotation of the ball takes place. By coordinating magnetic field intensity control of the coils, one can theoretically use three or more coils to move the ball in any direction. Fine bristles 63 which are fixedly coupled either to the hollow sphere wall with free ends in contact with the outer wall of the ball camera or vice versa, fixedly coupled to the outer wall of the ball camera and with free ends touching the wall of the hollow sphere, keeping the distance between the Ball camera and the hollow sphere constant and do not disturb the rotation of the ball.
Die 27 zeigt eine Variante, die in einem Smartphone 29 (Mobiltelefon mit PC-Eigenschaften) oder Tablett-PC 30 eingebaut ist. Die IPAD Digitalkamera oder I-Phone oder Smartphone oder Mobil-Telefon Digitalkamera, kann so eingebaut, dass sie innen drin drehbar ist und sowohl für Rückaufnahmen als auch für Frontaufnahmen geeignet ist. Weil die Digitalkamera nur von innen sich bewegt, sieht das Träger-Gerät auch ästhetisch sehr gut aus. Die Digitalkamera ist auch hier in Form einer Kugel, z. B. in eine Hohlsphäre eingebaut, ähnlich wie das menschliche Auge in einem Hohlraum platziert, die zumindest in einem Bereich durchsichtig ist und die Digitalkamera durch einen Elektromagneten 10 drehbar ist. Die Drehung erfolgt in einer oder mehreren Achsen. Multi-Achsendrehung kann auch hier durch loses Platzieren in die Hohlsphäre, eine Kardan-Aufhängung 22, eine Spiralfeder 25, oder durch einen berührungslosen Magnetfeld-Käfig realisiert werden. Die Stromsignalabnahme erfolgt durch eine flexible Leitung 20 oder durch kleine Elektromagneten auch berührungslos.The 27 shows a variant in a smartphone 29 (Mobile phone with PC features) or tablet PC 30 is installed. The IPAD digital camera or I-phone or smartphone or mobile phone digital camera, can be installed so that it is rotatable inside it and is suitable for both rear and front. Because the digital camera only moves from the inside, the carrier device also looks very good aesthetically. The digital camera is also here in the form of a ball, z. B. installed in a hollow sphere, similar to how the human eye placed in a cavity that is transparent at least in one area and the digital camera by an electromagnet 10 is rotatable. The rotation takes place in one or more axes. Multi-axis rotation can also be achieved by loose placement in the hollow sphere, a gimbal suspension 22 , a spiral spring 25 , or be realized by a non-contact magnetic field cage. The current signal is taken off by a flexible cable 20 or by small electromagnets also contactless.
Man kann auch in einem Tablett-PC oder Smartphone eine stark vereinfachte Mini-Kardanaufhängung einbauen in dem die Kugel-Digitalkamera befestigt ist und dadurch in jede Richtung in drei Achsen schwenkbar ist. Face oder Person Tracking kann damit leicht realisiert werden, weil die Digitalkamera das Gesicht durch ihre Drehung verfolgen könnte. Um auch nach hinten Aufnahmen zu machen, sollte das Smartphone oder Tablett-PC/IPAD dann aber an der Stelle eine durchgehendes Loch/Bohrung bzw. Tunnel aufweisen, in der die Digitalkamera eingebaut ist, sodass wenn die Digitalkamera nach hinten oder nach vorne gerichtet ist, freie Sicht hat.You can also install in a tablet PC or smartphone a simplistic mini-gimbal in which the ball-digital camera is attached and thus in any direction in three axes is pivotal. Face or person tracking can be easily realized because the digital camera could track the face through its rotation. In order to take pictures to the rear, the smartphone or tablet PC / iPad should then have a continuous hole / bore or tunnel in the place in which the digital camera is installed, so that when the digital camera is facing backwards or forwards , has a clear view.
Die Hohlsphäre, die das Käfig-Gehäuse für die Kugel-Digitalkamera in einem Smartphone bildet, ist nur bisschen größer als die Kugel-Digitalkamera selbst und weist mehrere elektromagnetische Spulen auf. Durch die Magnetfeldwechselwirkung zwischen den Feldern der elektromagnetischen Spulen des Gehäuses und Dauermagneten der Kugel-Digitalkamera, wird eine präzise gesteuert Schwenkung erreichen. Sicher kann man statt des Dauermagneten, auch in die Kugel-Digitalkamera Elektromagnet-Spulen einbauen, allerdings müsste man dann auch die Stromversorgung dieser Spulen gewährleisten, was zwar durch flexible Leitungen realisierbar wäre, der Aufwand wäre aber grösser. Der Einbau von Elektromagnetspulen in beweglichen Teilen ist nicht unbedingt nötig, weil ein Dauermagnet seine Aufgabe sehr gut erledigen kann. Mithilfe von Dauermagneten, die sehr klein und ausgeklügelt auf der Kugel-Digitalkamera angebracht sind, kann man die Kugel in die Hohlsphäre schweben lassen und eine berührungslose Drehung gesteuert durch die elektromagnetischen Spulen, relativ einfach erreichen. Ebenso die Beleuchtungselemente 53, egal ob diese im sichtbaren Licht Spektren oder im Infrarot Bereich liegen, können in die Kugel-Digitalkamera integriert werden und mit den Bildsensoren und seine Optik bewegt. Das ermöglicht eine optimale Beleuchtung, dass die Bewegung der Bildsensoren verfolgt. Auch ein Blitzlicht, in dem Fall wegen der kleinen Größe des Bildsensoren, vorzugsweise als Leuchtdioden 54 eingebaut, kann dafür verwendet wird (5 oder 15).The hollow sphere that forms the cage housing for the bullet digital camera in a smartphone is only slightly larger than the bullet digital camera itself and has several electromagnetic coils. Due to the magnetic field interaction between the fields of the electromagnetic coils of the housing and the permanent magnet of the ball-digital camera, a precise controlled pivoting will be achieved. Of course, instead of the permanent magnet, it is also possible to install solenoid coils in the ball-digital camera, but then one would also have to ensure the power supply of these coils, which would indeed be achievable by means of flexible cables, but the effort would be greater. The installation of electromagnetic coils in moving parts is not absolutely necessary because a permanent magnet can do its job very well. Using permanent magnets that are very small and sophisticated mounted on the ball digital camera, you can float the ball in the hollow sphere and reach a non-contact rotation controlled by the electromagnetic coils, relatively easy. Likewise the lighting elements 53 Whether they are in the visible light spectra or in the infrared range, they can be integrated into the ball digital camera and moved with the image sensors and its optics. This allows for optimal lighting that the Tracked movement of the image sensors. Also, a flash, in the case because of the small size of the image sensors, preferably as light emitting diodes 54 built-in, can be used for 5 or 15 ).
Der Antrieb für die Digitalkamera von einem Tablett-PC, Drohne, Webcam, oder Smartphone (allgemein Mobil-Telefone), kann so konzipiert werden, dass stufenweise oder komplett von vorne nach hinten die Kugel-Kamera elektrisch gesteuert gedreht wird, was absolut Geräuschlos, berührungslos und blitzschnell erfolgt. Eine Blitzschnelle Drehung von hinten nach vorne und umgekehrt kann so schnell durchgeführt werden, sodass man von beiden Seiten gleichzeitig Bilder aufnehmen bzw. Videos aufnehmen kann. Es reicht wenn die Richtungswechsel ca. 50 mal pro Sekunde erfolgt, dann kann der elektronische Verschluss die Videoaufnahme-Signale 25 mal von hinten und 25 mal von vorne aufnehmen und damit pro Sekunde 25 komplette Bilder von einer Seite und genauso viel aus der anderen Seite des Mobiltelefons aufnehmen. Auch schnelle Panoramabilder oder 360° Bilder/Videos wären mit dieser Vorrichtung leicht realisierbar. Die horizontale Schwenkung der Digitalkamera wäre genauso schnell wie der Vertikale. Die Kugel-Digitalkamera ist ja drin beweglich (egal ob auf eine Kardanaufhängung oder nicht) und kann somit in beliebige Richtung geschwenkt werden. Bei der Verwendung von Kardanaufhängung oder Teilkardanaufhängung (mit nur zwei Bewegungs-Freiheits-Achsen), kann als Dämpfer eine viskose, gelartige Flüssigkeit an den Kardanaufhängungs-Achsen sehr gut dienen. Diese leistet ein bisschen Widerstand während der Schwenkung der Kugel-Digitalkamera und reicht vollkommen aus, die Schwingungen, die bei der elektromagnetischen Positionierung entstehen, zu dämpfen. Ohne den Dämpfer, würde die Digitalkamera zumindest einige Male hin und her schwingen, sodass möglicherweise unklare Bilder entstehen würden. Auch die vorher erwähnten Borsten 63 oder ein paar sehr kleine Schwammkörper 64 erledigen die Arbeit sehr gut. Die Kugelkamera wird dadurch augenblicklich gestoppt, sobald die Elektromagneten/Elektromagnetspule inaktiv werden und deren Magnetfelder abgebaut sind. Mit dementsprechenden Software oder App (Anwendung, Software Applikation) kann man schnelle Bilder von unterschiedlichen Perspektiven machen. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Kugel-Digitalkamera bewegt, ist extrem hoch. Damit ist auch die Verfolgung der schnell bewegenden Ziele erreichbar. Auch die Bremsung der Kugel-Digitalkamera erfolg recht schnell (kann automatisch durch Auslöse-Knopf eingeleitet werden), sodass kristallklare Einzelbild-Aufnahmen möglich sind.The drive for the digital camera from a tablet PC, drone, webcam, or smartphone (generally mobile phones), can be designed so that gradually or completely from front to back the ball camera is electrically controlled rotated, which is absolutely noiseless, contactless and lightning fast. Lightning-fast back-to-front rotation and vice-versa can be performed so quickly that you can simultaneously take pictures or record videos from both sides. It is sufficient if the direction change takes place about 50 times per second, then the electronic shutter can the video recording signals 25 times from the back and 25 times from the beginning and thus per second 25 take full pictures of one page and just as much from the other side of the phone. Even fast panoramic images or 360 ° images / videos would be easily feasible with this device. The horizontal tilt of the digital camera would be just as fast as the vertical. The ball digital camera is movable in it (whether on a gimbal or not) and can thus be pivoted in any direction. When using cardan suspension or partial cardan suspension (with only two motion-freedom axes), a viscous, gel-like fluid on the gimbal suspension axles can serve very well as a damper. This provides a bit of resistance during the pivoting of the ball digital camera and is quite sufficient to dampen the vibrations that arise during the electromagnetic positioning. Without the damper, the digital camera would swing back and forth at least a few times, possibly creating unclear images. Also the previously mentioned bristles 63 or a few very small sponge bodies 64 do the job very well. The ball camera is thus stopped immediately, as soon as the electromagnet / solenoid coil inactive and their magnetic fields are reduced. With corresponding software or app (application, software application) you can make fast pictures from different perspectives. The speed at which the ball-digital camera moves is extremely high. This also makes it possible to track the fast-moving targets. Also the braking of the ball digital camera succeed quite fast (can be initiated automatically by release button), so that crystal-clear single-image recordings are possible.
Für eine 3D-Bilderfassung sind zwei solche Digitalkameras und Systeme notwendig, die am besten in einem Abstand von aneinander gebaut sind (28). Die Drehung kann von einer einzigen Steuerung erfolgen und sollte natürlich synchron verlaufen, insbesondere bei 3D Videoaufnahmen.For 3D image capture, two such digital cameras and systems are needed, which are best built at a distance from each other ( 28 ). The rotation can be done by a single controller and should, of course, be synchronous, especially with 3D video recordings.
Bei alle Varianten, wird die Digitalkamera wird wie ein Auge eines Menschen in einer Hohlsphäre eingebaut werden und auch mit einem Verfolgungs-Mechanismus ausgestattet werden, die über eine Software gesteuert wird, die erfasste Person oder Gesicht dann automatisch verfolgt. Die Digitalkamera kann so konzipiert werden, dass sie leicht aus dem Mobiltelefon oder Tablett-PC elektromagnetisch oder elektrisch angehoben wird, sodass sie ein bisschen herausschaut wenn das Gerät irgendwo liegen bleibt (29). Die Abdeck-Linse oder Kuppe 27 oder ein durchsichtiger Hohlzylinder 58, in dem die Digitalkamera sich befindet, kann in diesem Fall leicht herausgefahren werden. Ideal wäre ein durchsichtiger Hohlzylinder mit kuppen förmigen Enden. Der könnte mit einem ferromagnetischen Ring 59 in der Mitte ausgestattet werden, der durch eine außen statisch angebrachten Elektromagnetspule angezogen wird, wobei der Zylinder 58, je nachdem wie das Mobiltelefon liegt, angehoben wird, bzw. die Digitalkamera nach vorne oder nach hinten herausfährt. Statt des ferromagnetischen Ringes, kann auch ein Dauermagnet oder Dauermagnetring 14 eingebaut, der sich dann so bewegt, je nachdem wie die Elektromagnetspule 36 gepolt ist. Auch die kuppen-förmigen Enden, sind natürlich durchsichtig und bilden je ein Fenster, durch die der Digitalkamerasensor „herausschauen” kann. Durch die Kuppe entsteht kaum, bzw. eine leichte Verzerrung des Bildes, die berechenbar ist und Softwaremässig problemlos korrigierbar ist. Auch der Einsatz einer Korrekturlinse in das optische System des Bildsensors kann die Verzerrung aufheben.In all variants, the digital camera will be installed like an eye of a human in a hollow sphere and also be equipped with a tracking mechanism that is controlled by a software that then automatically tracks the detected person or face. The digital camera can be designed to be easily lifted out of the cellphone or tablet PC electromagnetically or electrically, so it will look a bit out if the device stays somewhere ( 29 ). The cover lens or dome 27 or a transparent hollow cylinder 58 in which the digital camera is located, can be easily moved out in this case. Ideal would be a transparent hollow cylinder with dome-shaped ends. That could be with a ferromagnetic ring 59 in the middle, which is attracted by an externally statically mounted electromagnetic coil, wherein the cylinder 58 Depending on how the mobile phone is lying, is lifted, or the digital camera moves forward or backward. Instead of the ferromagnetic ring, can also be a permanent magnet or permanent magnet ring 14 installed, which then moves, depending on how the electromagnetic coil 36 is poled. The dome-shaped ends, of course, are transparent and each form a window through which the digital camera sensor can "look out". Through the knoll hardly arises, or a slight distortion of the image, which is predictable and software moderately easily correctable. The use of a correction lens in the optical system of the image sensor can also cancel the distortion.
Die Variante mit der magnetischen Aufhängung ist ziemlich kompliziert, aber auch realisierbar. Dort wird der Bildsensor in jede beliebige Richtung hin und her ganz schnell drehen. Die Kugel-Digitalkamera hier schwebt förmlich in die Hohlsphäre, die aus einem durchsichtigen Material gebaut ist. Die elektrische und Signalübertragung von dem Sensor auf die Auswerte Einheit erfolgt auch hier durch sehr dünne und extrem flexible Leitung, die idealerweise wie eine Feder gebaut ist. Wenn man eine längere Leitung verwendet, die fein verflochten ist, und die auch mehr oder weniger Spiralförmig gebaut ist, kann eine nahezu vollständige Drehung der Bildsensoren ermöglichen.The variant with the magnetic suspension is quite complicated, but also feasible. There, the image sensor will spin back and forth in any direction. The bullet digital camera literally floats in the hollow sphere, which is made of a transparent material. The electrical and signal transmission from the sensor to the evaluation unit is also done here by very thin and extremely flexible cable, which is ideally built like a spring. Using a longer lead, which is finely intertwined, and which is also more or less spiral-shaped, can allow almost complete rotation of the image sensors.
Die 30 zeigt eine Variante, die mit einem Schall-Quelle-Erfassungs-System ausgestattet ist. Hier wird ein Richtmikrofon oder ein Stereo-Mikrofon 60 benutzt, um die Schall-Quelle zu lokalisieren. Sobald das geschehen ist, wird über eine Steuerung, das Antriebs-System so gesteuert, dass die Digitalkamera direkt dort gerichtet, wo auch die Schallquelle sich befindet (die Digitalkamera „schaut in Richtung der Schallquelle an”). Das wäre praktisch, wenn man Videos aufnimmt und die aufgenommene Person auch spricht. Die Digitalkamera würde in dem Fall die Schallquelle automatisch verfolgen.The 30 shows a variant that is equipped with a sound source detection system. This is a directional microphone or a stereo microphone 60 used to locate the sound source. Once this is done, the drive system is controlled via a controller that directs the digital camera directly where the sound source is located (the digital camera "looks in the direction of the sound source"). That would be handy if you record videos and the recorded person also speaks. The digital camera would automatically track the sound source in this case.
Die Verfolgung von schnellen Objekten kann durch die Software des Träger-Geräts unterstützt werden. Auf dem Kontrollbildschirm des Träger-Geräts kann man per Finger-Touch ein Objekt markieren und das würde dann die Digitalkamera automatisch stets verfolgen, egal wie es sich bewegt oder wie das Digitalkamera-Träger-Gerät gehalten wird. Allerdings die Hauptaufgabe erledigt das Antriebs-System, das die berührungslose, schnelle Drehung des Bildsensors ermöglicht.The tracking of fast objects can be supported by the software of the carrier device. On the control screen of the carrier device, one can mark an object by finger-touch and that would then always automatically track the digital camera, no matter how it moves or how the digital camera-carrier device is held. However, the main task is done by the drive system, which allows the non-contact, fast rotation of the image sensor.
Bei Bildaufnahmen oder Videoaufnahmen mit herkömmlichen Mobiltelefone (Smartphone), merkt man, dass die Objekte, die sich am Rande befinden, oft leicht verzerrt sind. Das kommt davon, weil der Bildsensor flach gebaut ist und die Optik-Korrektur-Elemente, die das Problem beheben könnten, kaum Platz in einem Smartphone finden. Der Bildsensor sollte nicht unbedingt flach sein, sondern er kann leicht konkav 46 gebaut werden, um die Retina des menschlichen Auges besser nachzuahmen. In dem Fall wären auch kaum mehr Verzerrungen des Bildmotivs wahrnehmbar (31). Für das Herstellungs-Verfahren von solche Bildsensoren kann eine kuppen förmige Mikro-Matte aus Plastik 47, die mit einem Memory-Effekt versehen ist, sehr gut verwendet werden. Sobald die Dotierung abgeschlossen ist, und die physikalische Festigkeit des Sensors erreicht ist, wird das kuppen-förmiges Plastikteil, sich wieder flach biegen und so von dem Sensor ablösen.When taking pictures or recording video using conventional mobile phones (smartphones), you notice that the objects that are on the edge are often slightly distorted. This is because the image sensor is built flat and the optics correction elements that could fix the problem barely find room in a smartphone. The image sensor should not necessarily be flat, but it can be slightly concave 46 be built to better imitate the retina of the human eye. In this case, hardly any distortions of the image motif would be perceptible ( 31 ). For the manufacturing process of such image sensors, a dome-shaped micro-mat made of plastic 47 , which has a memory effect, can be used very well. Once the doping is complete and the physical strength of the sensor is achieved, the dome-shaped plastic part will flex flat again and thus detach from the sensor.
Bei einer Variante kann sogar ein elektrisch biegbares Polymer oder Plastik Teil stets mit dem Bildsensor gekoppelt bleiben, um die optischen Eigenschaften des Bildsensors aktiv zu gestaltet. In dem Fall wäre der Bildsensor flexibel und könnte mal mehr oder weniger elektrisch gesteuert von einer in die Kamera eingebaute Steuerung gebogen werden. Insbesondere wäre diese Eigenschaft wichtig, wenn man verschiedene Objektive/Teleobjektive in eine Kamera verwendet. Das elektrisch formänderbare Polymer 70 wird direkt mit der Rückfläche des Bildsensors gekoppelt und durch eine spezielle Steuerung 71 gesteuert, kann die Biegungsgrad des Bildsensors steuern (44). Der Hersteller kann die Biegungswerte des Bildsensors abhängig von der verwendeten Optik-Elementen machen, was durch automatische Wechselobjektiv-Erkennungs-Merkmale realisierbar ist.In one variant, even an electrically bendable polymer or plastic part can always remain coupled to the image sensor in order to actively design the optical properties of the image sensor. In that case, the image sensor would be flexible and could sometimes be more or less electrically controlled by a controller built into the camera. In particular, this feature would be important when using different lenses / telephoto lenses in a camera. The electrically deformable polymer 70 is directly coupled to the back surface of the image sensor and by a special controller 71 controlled, can control the degree of bending of the image sensor ( 44 ). The manufacturer can make the bending values of the image sensor depending on the optical elements used, which is realized by automatic interchangeable lens recognition features.
Auf der 32 ist eine Variante dargestellt worden, wobei das Stoppen der Kugel-Digitalkamera in einer bestimmten Position über einen elektromagnetisch herausfahrbaren Stift 61 erfolgt. Die schnelle Zielverfolgung erfolgt über Elektromagnetischen Antrieb. Sobald die gewünschte Position der Kugel erreicht ist, muss diese dann auch in der Position gestoppt und so gehalten werden. Das Stoppen erfolgt ebenso elektromagnetisch, es kann entweder durch einen kleinen Stift, der elektromagnetisch aus der Hohl-Sphärenwand in Richtung der Kugel-Digitalkamera herausgefahren wird und diese dann berührt Auf der 33 ist eine Variante dargestellt worden, wobei das Stoppen der Kugel-Digitalkamera durch einfaches Einziehen (elektromagnetisch) auf die Hohlsphären-Wandfläche, wobei diese die Wand berührt, erfolgt.On the 32 a variant has been shown, wherein the stopping of the ball-digital camera in a certain position via an electromagnetically movable pen 61 he follows. Fast target tracking is via electromagnetic drive. Once the desired position of the ball is reached, it must then be stopped in the position and held so. Stopping is also done electromagnetically, it can either by a small pin, which is moved out electromagnetically from the hollow-sphere wall in the direction of the ball-digital camera and then touched on the 33 a variant has been shown, wherein the stopping of the ball-digital camera by simply pulling (electromagnetically) on the hollow sphere wall surface, wherein it touches the wall, takes place.
Als zuverlässig erweisen sich auch kleine elektrisch bremsbare Kugellager, die aus Dauermagnet-Mikro-Kugeln 42 bestehen, die zwischen dem Hohl-Sphären-Gehäuse und dem Kugel-Digitalkamera-Gehäuse sich befinden (34). Die Mikro-Kugeln 42 rollen ungehindert weiter, bis diese elektromagnetisch von einer Spule 43 angezogen bzw. angeordnet werden und somit durch die Erhöhung der Reibungskraft gestoppt. Die Kugeln können aus einem ferromagnetischem Material hergestellt werden, z. B. aus Eisen oder Nickellegierungen, oder aber noch besser ist, sie bestehen aus Dauermagneten (34). Solange die darunter sich befindliche Elektromagnetspule inaktiv ist, drehen diese Kügelchen nahezu reibungslos und ungehindert weiter. Die Kügelchen, die magnetisiert sind oder aus Dauermagneten bestehen, haben den Vorteil, dass durch die Magnetfeld-Wechselwirkung mit der statisch angebrachten Spulen auf die Hohlsphärenwand sehr schnell gestoppt werden können, weil die Magnet-Bereiche eine bestimmte Orientierung auf die Elektromagnet-Spulen Felder einnehmen. Die Kugeln können auch mehrere Magnetpole haben, z. B. 4, 6, 8, oder mehr. Die Mikro-Kugel wird ungehindert weiter rollen, bis diese elektromagnetisch angezogen bzw. angeordnet werden. Die Mikro-Kugeln, die aus einem Dauermagneten bestehen sind leicht zu steuern. Sobald die Steuer-Spule aktiviert wird, nehmen diese eine magnetische Anordnung anhand der Magnetfeldlinien der Steuer-Spule, die direkt unter denen sich befindet und stoppen sich automatisch. Die Steuer-Spule muss zwar nicht, kann aber einen ferromagnetischen Kern 44 mit einer kleinen Spitze haben, in der das Magnetfeld konzentriert aufgebaut wird. Sobald die elektromagnetische Steuer-Spule aktiviert wird, dann wird das die Bewegung der Mikro-Kugel beeinflussen und diese am Weiter-Drehen verhindern. Somit wird auch die Kugel-Digitalkamera am Drehen gehindert. Die Bremsung erfolgt über extrem kurze Strom-Impulse an den Brems-Spulen. Die Steuerung kann allerdings die Brems-Spulen auch für längere Zeit oder dauerhaft mit Strom versorgen, wenn eine starre Positionierung der drehbaren Kugel-Digitalkamera erwünscht ist. Zu erwähnen ist, dass nicht alle Kügelchen 42 aus Dauermagneten bestehe müssen. Es reicht voll aus, wenn eine oder zwei Kügelchen elektromagnetisch gesteuert bremsbar sind, die anderen können einfache inaktive Plastik-Kügelchen sein, die eine Art Lager bilden, in denen die Kugel-Kamera leichtläufig gleitet.Also prove to be small electrically brakable ball bearings, the permanent magnet micro-spheres 42 exist between the hollow sphere housing and the ball digital camera housing ( 34 ). The micro-balls 42 Continue to roll unimpeded until it is electromagnetically from a coil 43 be attracted and arranged and thus stopped by increasing the frictional force. The balls may be made of a ferromagnetic material, e.g. As iron or nickel alloys, or even better, they are made of permanent magnets ( 34 ). As long as the underlying electromagnetic coil is inactive, these beads rotate almost smoothly and unhindered. The beads, which are magnetized or made of permanent magnets, have the advantage that can be stopped very quickly by the magnetic field interaction with the statically mounted coils on the hollow sphere wall, because the magnetic areas occupy a certain orientation on the solenoid coil fields , The balls can also have several magnetic poles, z. B. 4, 6, 8, or more. The micro-sphere will continue to roll unimpeded until it is electromagnetically attracted or placed. The micro-balls, which consist of a permanent magnet are easy to control. Once the control coil is activated, these take a magnetic arrangement based on the magnetic field lines of the control coil, which is directly below those and stop automatically. Although the control coil does not have to, it can have a ferromagnetic core 44 with a small tip, in which the magnetic field is built up concentrated. Once the electromagnetic control coil is activated, it will affect the movement of the micro-sphere and prevent it from rotating further. Thus, the ball digital camera is prevented from rotating. The braking takes place via extremely short current pulses at the brake coils. However, the controller may power the brake coils for a long time or permanently when rigid positioning of the rotary ball digital camera is desired. It should be mentioned that not all beads 42 must consist of permanent magnets. It is sufficient if one or two beads can be braked by electromagnetic control, the others can be simple inactive plastic beads which form a kind of warehouse in which the ball camera glides smoothly.
Auch ein mechanischer Schalter 45 (35) kann eine Bremsung der Drehbewegung der Kugel-Digitalkamera bewerkstelligen. Auf jeden Fall, wäre die Schwenkung der Kugel-Digitalkamera bzw. die Drehung somit nicht nur elektronisch, sondern auch manuell steuerbar.Also a mechanical switch 45 ( 35 ) can accomplish a braking of the rotary motion of the ball digital camera. In any case, the rotation of the ball digital camera or the rotation would thus not only be controlled electronically but also manually.
Die Kugel-Digitalkamera muss nicht unbedingt komplett drehen, sondern es reicht für viele Anwendungen, nur eine leichte Schwenkung in zwei Achsen (zweidimensionale Bewegung – hoch, runter, rechts, links und damit auch jede beliebige Kombination zwischen diese vier Richtungen), die auf viele Wege erreicht werden kann.The spherical digital camera does not necessarily turn completely, but it is sufficient for many applications, just a slight tilt in two axes (two-dimensional movement - up, down, right, left, and thus any combination between these four directions), on many Ways can be achieved.
Die Variante, die in der 36 (a-seitlich, b-Draufsicht) dargestellt ist, zeigt eine Kugel-Digitalkamera, wobei mehrere einzeln oder gruppenweise steuerbare Elektromagnet-Spulen 10 sehr schmal und ringförmig gebaut, die Hohlsphäre umfassen und mehrfach eingebaut sind, wobei diese ähnliche wie Erd-Meridianen angeordnet sind, im Sichtfeld der Kugel-Digitalkamera aber fehlend. Die Elektromagnetspulen überschneiden sich mindestens an zwei Punkten. Die imaginäre Linie, die diese beiden Punkte verbindet bildet die Drehachse der Kugel-Digitalkamera. Um eine weitere Drehachse zu realisieren, um die, die Kugel-Digitalkamera sich drehen soll, muss noch eine weitere Gruppe von Elektromagnetspulen eingebaut, die um 90° versetzt sind und ebenso eine Meridian-Anordnung bilden. Somit sind die Elektromagnetspulen in mindestens zwei Gruppen jeweils in zwei Meridian-Anordnungen vorhanden, wobei eine Meridian-Anordnung in einer vertikalen Achse und die andere in einer horizontalen Achse gestaltet sind. Die Spulen sind sehr schmal und einzeln oder gruppenweise aktivierbar. Je nachdem welche der Spulen aktiv ist, wird die Kugel-Digitalkamera, die einen Dauermagnet drin hat, auf deren Magnetfeldlinien sich ausrichten. Um eine sanfte und präzise Drehung der Kugel-Digitalkamera zu erreichen, wird durch eine Aktivierung und Deaktivierung der Spulen in einer Reihenfolge, ein Wander- bzw. Dreh-Magnetfeld erzeugt, der die Kugel-Digitalkamera dreht. Die Elektromagnetspulen sind so angeordnet, dass sie stufenweise gekippt auf der horizontalen Achse und geschwenkt auf der vertikalen Achse eingebaut sind, wobei die Spulen der jeweiligen Gruppen an je mindestens zwei Punkte sich berühren. Diese Anordnung 12 kann vorteilhaft sein, um die Kugel-Digitalkamera in eine beliebige Richtung präzise zu drehen. Die Schwenkung oder Drehung kann stufenweise durch Einzel-Spulen-Aktivierung erfolgen, oder auch stufenlos, wenn mehrere Spulen aktiviert werden, wobei in einer Reihenfolge die am Anfang befindliche Spule zuerst mit voller Stärke ein Magnetfeld bildet und dann das Magnetfeld auf die zweite Spule sanft aufgebaut wird während auf der ersten schwächer wird und so weiter. Durch eine Dreh-Magnetfeld-Erzeugung (ähnlich wie bei Elektromotoren mit rotierendem Magnetfeld, bzw. Drehfeld-Technologie), wandert praktisch das Magnetfeld, bzw. dreht sich und damit auch die Kugel-Digitalkamera.The variant used in the 36 (A-side, B-plan view) is shown, shows a ball-digital camera, with several individually or in groups controllable solenoid coils 10 built very narrow and ring-shaped, include the hollow sphere and are installed several times, which are similar to earth meridians arranged in the field of view of the ball digital camera but missing. The electromagnetic coils overlap at least at two points. The imaginary line connecting these two points forms the axis of rotation of the spherical digital camera. In order to realize another axis of rotation around which the ball-digital camera should turn, another group of electromagnetic coils must be installed, which are offset by 90 ° and also form a meridian arrangement. Thus, the electromagnetic coils are present in at least two groups each in two meridian arrangements, one meridian arrangement being arranged in a vertical axis and the other in a horizontal axis. The coils are very narrow and can be activated individually or in groups. Depending on which of the coils is active, the ball digital camera, which has a permanent magnet in it, to align their magnetic field lines. To achieve a smooth and precise rotation of the ball-digital camera, by activating and deactivating the coils in order, a traveling magnetic field is generated which rotates the ball-digital camera. The electromagnetic coils are arranged to be gradually tilted on the horizontal axis and pivoted on the vertical axis, the coils of the respective groups touching at least two points each. This arrangement 12 may be advantageous to precisely rotate the ball-digital camera in any direction. The pivoting or rotation may be stepwise by single coil activation, or steplessly when multiple coils are activated, wherein in one order the coil initially located at full strength forms a magnetic field and then gently builds up the magnetic field to the second coil gets weaker during the first and so on. Through a magnetic field generation (similar to electric motors with rotating magnetic field, or rotating field technology), practically wanders the magnetic field, or turns and thus also the ball digital camera.
Die Varianten, die in einem Smartphone 29 eingebaut sind, können so konzipiert werden, dass die Kugel-Digitalkamera 1 zusätzlich in der optischen Achse 55 rotierbar ist. Diese Variante ist interessant, weil egal wie gerade oder schräg man das Smartphone beim Fotografieren hält, stets gute gerade Bilder entstehen, wenn diese Funktion aktiviert ist. Im Videomodus wird die Kugel-Digitalkamera so gedreht, dass die Aufnahmen perfekt waagerecht entstehen, sodass man keine Fehler mehr mit der unterschiedlichen Haltungen der Smartphone bei Video- oder Bildaufnahmen macht. Für die Drehung kann eine einfache Schwerpunkt-Verlagerung nach unten oder ein kleines elektrisch bewegbares oder kippbares Gewicht 62 (kann auch ein kleine Dauermagnet sein) dienen, das direkt drin in die Kugel-Digitalkamera eingebaut ist, das die Kugel-Digitalkamera stets so ausrichtet, dass die Bilder perfekt in vertikaler Lage aufgenommen werden. Wenn man Videos aufnehmen möchte, sobald im Videomodus eingeschaltet wird, wird das Zusatzgewicht elektrisch um die optischen Achse um 90° gedreht und dann kann man Videoaufnahmen machen wobei die Videoaufnahmen stets im horizontalen Lage erfolgen, auch beim Drehen des Smartphones in beliebige Richtung. Für die Schwenkung des Gewichts-Körpers (bzw. des Dauermagneten) sind eine oder mehrere Elektromagneten 35 notwendig, die diesmal auch in die Kugel-Kamera drin eingebaut sind. Durch die Umpolung der Elektromagneten, kann das Gewicht um 90° in eine oder andere Richtung bewegt werden (45).The variants in a smartphone 29 built-in, can be designed so that the ball digital camera 1 additionally in the optical axis 55 is rotatable. This variant is interesting, because no matter how straight or oblique one holds the smartphone when taking pictures, always good even images are created when this function is activated. In video mode, the ball digital camera is rotated so that the images are perfectly horizontal, so you make no more mistakes with the different attitudes of the Smartphone with video or picture taking. For rotation, a simple center of gravity shift down or a small electrically movable or tilting weight 62 (can also be a small permanent magnet), which is built directly into the ball digital camera, which always aligns the ball digital camera so that the images are perfectly recorded in a vertical position. If you want to record video as soon as the video mode is turned on, the additional weight is rotated electrically around the optical axis by 90 ° and then you can take video recordings with the video always taken in a horizontal position, even when turning the smartphone in any direction. For the pivoting of the weight body (or the permanent magnet) are one or more electromagnets 35 necessary, which are also installed in the ball camera in it this time. By reversing the polarity of the electromagnets, the weight can be moved 90 ° in one direction or the other ( 45 ).
Auf der 38 (a, b, c, d, e) sind ein paar Einsatz-Beispiele der Erfindung dargestellt.On the 38 (a, b, c, d, e) a few examples of use of the invention are shown.
39 zeigt eine Variante, wobei die Spulen sehr klein sind und mit Dotierungs-Verfahren oder Verätzungs-Verfahren (z. B. chemisch oder durch das Licht) hergestellt sind. Hier auf der Skizze ist die Kugelkamera aus der Hohlsphäre für eine bessere Ansicht herausgenommen worden. 39 shows a variant wherein the coils are very small and are made with doping or chemical etching processes (eg chemically or by the light). Here on the sketch the ball camera has been taken out of the hollow sphere for a better view.
Diese Spulen 11 sind sehr klein, total flach, weil sie aus sehr dünnen Leitungen bestehen und haben eine Spiralform. Dafür sind sie aber in eine sehr große Anzahl vorhanden. Damit kann man ein fast punktuelles Magnetfeld erzeugen, dass die Kugel-Digitalkamera dann auch in Drehbewegung versetzt. Ein kleiner Punkt hinten auf der optischen Achse an die Kugel-Digitalkamera, der ferromagnetische Eigenschaften hat, kann dafür perfekt dienen. Dieses kleine Teil wird von Spule zu Spule angezogen, bis die gewünschte Position der Kugel-Digitalkamera erreicht worden ist. Das Magnet-Wanderfeld wird durch die Steuerung 21 erzeugt, der das Magnet-Feld von Spule zu Spule durch Stromsteuerung ab und aufbaut.These coils 11 are very small, totally flat, because they are made of very thin wires and have a spiral shape. But they are available in a very large number. This allows you to create an almost punctual magnetic field that the ball digital camera then also put in rotation. A small dot on the back of the optical axis to the spherical digital camera, which has ferromagnetic properties, can serve perfectly. This small part is attracted from bobbin to bobbin until the desired position of the bullet digital camera has been achieved. The magnetic traveling field is controlled by the controller 21 which removes and builds up the magnetic field from coil to coil by current control.
Die 40 zeigt ein Smartphone 29, bei dem die Kugel-Digitalkamera 1 am Rand oder noch besser am Eck eingebaut ist, wobei eine Drehung von vorne nach hinten eine über 180° Bild-Aufnahme ermöglicht. Der Erfassungswinkel kann über 320° betragen, wenn man bedenkt, dass die Digitalkamera auch schräg nach unten, sowohl vorne, als auch hinten, gerichtet werden kann (wenn man z. B. das Smartphone senkrecht hält). Die Platzierung am Eck ermöglicht eine einwandfreie Drehung und stets eine freie Sicht zu dem Bildsensor der Kamera.The 40 shows a smartphone 29 where the ball digital camera 1 is mounted on the edge or even better on the corner, with a rotation from front to back allows a more than 180 ° image recording. The detection angle can be over 320 °, considering that the digital camera can also be directed obliquely downwards, both front and back (for example, if the smartphone is held vertically). The placement on the corner allows a perfect rotation and always a clear view of the camera's image sensor.
In der 41 ist eine Variante mit Piezoelementen 51 dargestellt worden. Hier werden die Schwingungen der Piezoelementen als Antriebskraft für die Rotation der Kugel-Kamera 1 verwendet. Sie sind tangential schwingend zu der Kugel-Kamera angeordnet in die Hohlsphäre fest eingebaut und berühren leicht die Kugel-Kamera, oder sind so nah an die Kamera angebracht, dass alleine durch den erzeugten Luftdruck durch Schwingungen, eine Drehung der Kugel-Kamera berührungslos erfolgt.. Selbstverständlich, bei der Variante, wobei die Piezoelemente die Kugel berühren sollen, sind diese mit einer weichen Schutzhülle 66 umhüllt (z. B. aus Gummi), oder zumindest an der Stelle geschützt, die die Kugel-Kamera berührt. Die Piezoelemente sind in verschiedene Richtungen so angeordnet, dass durch ihre Schwingungen, je nachdem welche von denen aktiv ist, die Kugel in verschiedene Richtungen drehen können. Die Schwingungen sind mit eine sehr kleinen Amplitude, aber weil diese mit hoher Frequenz erzeugt werden, reicht deren Kraft allemal aus, um die Kugel zu drehen. Auch bei der Berührungslose-Variante, wobei die Piezoelemente alleine durch Luft-Druck bei Schwingphasen, kann ein leichtes Drehmoment erzeugt werden, das die Kugel dreht. Ein Signal-Generator 67 erzeugt die notwendigen Strom-Signale, die die Piezoelemente steuern.In the 41 is a variant with piezo elements 51 been presented. Here, the vibrations of the piezoelectric elements as a driving force for the rotation of the ball camera 1 used. They are arranged tangentially swinging to the ball-mounted camera in the hollow sphere and easily touch the ball-camera, or are attached so close to the camera, that alone by the generated air pressure by oscillations, a rotation of the ball-camera takes place without contact. Of course, in the variant where the piezo elements are to touch the ball, they are with a soft protective cover 66 wrapped (eg made of rubber), or at least protected at the point that touches the ball camera. The piezo elements are arranged in different directions so that, due to their vibrations, whichever of them is active, the ball can rotate in different directions. The vibrations are of a very small amplitude, but because they are generated at high frequency, their power is always sufficient to turn the sphere. Even in the non-contact variant, wherein the piezoelectric elements alone by air pressure during oscillatory phases, a slight torque can be generated, which rotates the ball. A signal generator 67 generates the necessary current signals that control the piezo elements.
Auf die gleiche Weise funktioniert auch ein Antriebssystem mit Magnetostriktions-Effekt. Statt Piezoelementen werden hier magnetostriktive Elemente eingebaut, die mit einer Frequenz eines Stromsignals schwingen und die Kugel tangential berühren.A magnetostrictive drive system works the same way. Instead of piezoelectric elements here magnetostrictive elements are installed, which oscillate at a frequency of a current signal and touch the ball tangentially.
Die 42 zeigt eine Variante, wobei anstatt von Elektromagnetspulen, elektroaktive Polymer-/Kunststoff-Elemente 37 für die Drehung der Kugel-Digitalkamera eingebaut sind. Diese Elemente sind in der Lage unter Strom ihre Form, bzw. Länge oder Abmessungen zu ändern. Sie sind hier vorzugsweise in Form von Spiralfedern konzipiert und mit einem Ende an die Kugel-Digitalkamera und mit dem anderen Ende an die Hohlsphären-Wand gekoppelt sind. Man kann auch eine Kardan-Aufhängung 22 einbauen, wobei an deren Drehachsen 24 die elektroaktive Kunststoff-Spiralfeder 37 angebracht sind. Werden die Kunststoff-Spiralfeder elektrisch angeregt, verformen sich die elektroaktive Elemente und weil sie in Spiral-Form angebracht sind, erzeugen sie somit in die Spiral-Mitte einen Drehmoment, der eine Drehung der Kugel-Digitalkamera bewirkt. Je nachdem wie die Strom-/Spannungs-Werte bei der Anregung der elektroaktiven Elemente bestimmt werden, so ist auch die Drehmoment-Wirkung. Auf diese Weise ist es möglich eine beliebige, exakt gesteuerte Drehung der Kugel-Digitalkamera.The 42 shows a variant, wherein instead of electromagnetic coils, electroactive polymer / plastic elements 37 are installed for the rotation of the ball digital camera. These elements are able to change their shape under current, or length or dimensions. They are here preferably designed in the form of coil springs and coupled at one end to the ball-digital camera and at the other end to the hollow sphere wall. You can also use a gimbal suspension 22 Install, with their axes of rotation 24 the electroactive plastic coil spring 37 are attached. When the plastic coil spring is electrically energized, the electroactive elements deform and, being mounted in a spiral shape, thus generate in the coil center a torque which causes rotation of the ball digital camera. Depending on how the current / voltage values are determined during the excitation of the electroactive elements, so is the torque effect. In this way it is possible any, precisely controlled rotation of the ball digital camera.
Durch sehr kleine Schwenkungen kann man sogar mit nur einer Kamera 3D-Bilder aufnehmen. Zuerst wird ein Bild aufgenommen, dann wird die Kugel-Kamera nur leicht und schnell geschwenkt, wobei ein weiteres Bild aufgenommen wird. Das zu fotografierendes Objekt wäre dann aus zwei verschiedenen Perspektiven aufgenommen, wenn auch mit nur ein paar mm Verschiebung, aber durch Software-Unterstützung könnte durchaus ein 3D-Bild nachhinein entstehen. Das gleiche kann man auch für Videoaufnahmen verwenden. Die Kugel-Kamera kann in schnelle Zitterbewegungen elektromagnetisch versetzt werden, wobei bei jeder Stopp-Position, kurz vor Umkehr-Bewegung, ein Bild für die Videoaufnahme aufgenommen wird. Die Zitterbewegungen der Kugel-Kamera sind leicht mit einem elektronischen Oszillator (z. B. eine elektronische Mono oder Bipolar-Kippschaltung, eine elektronische Multivibrator-Schaltung oder Logic-Oszillator-Schaltung), der einen Wechselstromsignal erzeugt, das an die Spulen weitergeleitet wird, zu erzeugen. Mit Software-Unterstützung wäre möglich die Bilder aus der linken und rechten Stopp-Position getrennt voneinander zu eine Gesamtvideo hinzufügen, die dann durch herkömmliche 3D-Bild-Wiedergabe-Methoden an Zuschauer weitergegeben werden.Through very small swings you can even take 3D images with just one camera. First a picture is taken, then the ball camera is only slightly and quickly panned, whereby another picture is taken. The object to be photographed would then have been taken from two different perspectives, albeit with only a few mm displacement, but software support could well create a 3D image afterwards. The same can also be used for video recordings. The bullet camera can be electromagnetically displaced in rapid dithering, with an image captured at each stop position, just prior to reverse motion. The dithering of the ball camera is easily accomplished with an electronic oscillator (eg, an electronic mono or bipolar flip-flop, an electronic multivibrator circuit, or a logic oscillator circuit) that generates an AC signal that is passed to the coils, to create. With software support, it would be possible to separate the images from the left and right stop positions into an overall video, which would then be passed to viewers by conventional 3D image playback methods.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
-
Kugel-DigitalkameraBall Digital Camera
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22
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Bildsensorimage sensor
-
33
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Gewölbter BildsensorCurved image sensor
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44
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Mikrofonmicrophone
-
55
-
Optik-ElementeOptical elements
-
66
-
Linsenlenses
-
77
-
Bildstabilisatorimage stabilizer
-
88th
-
Hohlsphäre/HohlkammerHollow sphere / hollow chamber
-
99
-
Sichtfensterwindow
-
1010
-
Elektromagnetspule/Spule/ElektromagnetElectromagnetic coil / coil / solenoid
-
1111
-
Mit Dotier- oder Ätze-Verfahren hergestellte SpulenCoils made by doping or etching
-
1212
-
Spulen-Anordnung (ineinander geflochten)Coil arrangement (interwoven)
-
1313
-
Dauermagnetpermanent magnet
-
1414
-
DauermagnetringPermanent magnet ring
-
1515
-
DauermagnetbereichPermanent magnet portion
-
16 16
-
Ferromagnet-Teil/Körper (Eisen, Nickel oder andere magnetisch anziehende Legierung)Ferromagnet part / body (iron, nickel or other magnetically attracting alloy)
-
1717
-
Magnetfeldlinienmagnetic field lines
-
1818
-
Innenwand der HohlsphäreInner wall of the hollow sphere
-
1919
-
Außenwand der Kugel-DigitalkameraExterior wall of the globe digital camera
-
2020
-
Signal-LeitungSignal line
-
2121
-
Steuerungcontrol
-
2222
-
Kardan-AufhängungGimbal assembly
-
2323
-
Teil-Kardanaufhängung mit nur zwei Bewegungsfreiheits-AchsenPartial gimbal with only two freedom of movement axes
-
2424
-
Gelenkjoint
-
2525
-
Spiralfederspiral spring
-
2626
-
Stellfederspring
-
2727
-
Sichtfenster-KuppeWindow-Kuppe
-
2828
-
Tunneltunnel
-
2929
-
SmartphoneSmartphone
-
3030
-
Tablett-PCTablet PC
-
3131
-
Drohnedrone
-
3232
-
ÜberwachungskameraSecurity Camera
-
3333
-
Fahrzeugkameravehicle camera
-
3434
-
Kompakte DigitalkameraCompact digital camera
-
3535
-
Elektromagnet in die KugelkameraElectromagnet in the ball camera
-
3636
-
Spule für das Anheben der KameraSpool for lifting the camera
-
3737
-
Elektroaktive-Kunststoff-SpiralenElectroactive plastic spirals
-
3838
-
Hohlsphären-SpuleHollow spheres coil
-
3939
-
Dauermagnet in die HohlsphärePermanent magnet in the hollow sphere
-
4040
-
Elektroaktiver Kunststoff-KuppeElectroactive plastic dome
-
4141
-
Dämpfer-SpulenDamper coils
-
4242
-
Mikro-Kugel-DauermagneteMicro-ball permanent magnets
-
4343
-
Steuer-SpuleControl coil
-
4444
-
Kern-Spitze der SteuerspuleCore tip of the control coil
-
4545
-
Mechanischer SchalterMechanical switch
-
4646
-
Konkav-Förmiger BildsensorConcave-shaped image sensor
-
4747
-
Plastik-Teil mit Memory-EffektPlastic part with memory effect
-
4848
-
Ruhe-Position-DauermagnetRest position permanent magnet
-
4949
-
Elektrodenelectrodes
-
5050
-
SpannungswandlerDC converter
-
5151
-
Piezoelementepiezo elements
-
5252
-
Kunststoff-StreifenPlastic strips
-
5353
-
Beleuchtungselementelighting elements
-
5454
-
Leuchtdiode/LaserdiodeLight emitting diode / laser diode
-
5555
-
Optische AchseOptical axis
-
5656
-
viertelkreisförmiger Arm (Teil-Kardanaufhängung)quarter-circle arm (partial gimbal suspension)
-
5757
-
Ferromagnetischer BereichFerromagnetic range
-
5858
-
durchsichtiger Hohlzylindertransparent hollow cylinder
-
5959
-
ferromagnetischer Ringferromagnetic ring
-
6060
-
Stereo-MikrofonStereo Microphone
-
6161
-
Stiftpen
-
6262
-
GewichtWeight
-
6363
-
Borstenbristles
-
6464
-
Schwamm-KörperSponge body
-
6565
-
Kuppen-RingCrests Ring
-
6666
-
Schutzhülle für die PiezoelementeProtective cover for the piezo elements
-
6767
-
Signal-GeneratorSignal generator
-
6868
-
Drehachseaxis of rotation
-
6969
-
Permanent elektrostatisch aufgeladene BereichPermanently electrostatically charged area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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GB 2439346 [0007] GB 2439346 [0007]
-
JP 080272446 [0009] JP 080272446 [0009]