RU157466U1 - Оптическая приставка к мобильному телефону типа смартфон - Google Patents

Abstract

1. Оптическая приставка к мобильному телефону типа смартфон, включающая в себя корпус, на котором расположено средство крепления с мобильным телефоном, расположенную в корпусе видеокамеру, соединенную с блоком передачи данных на мобильный телефон, отличающаяся тем, что корпус выполнен с возможностью крепления непосредственно к гнезду подзарядки мобильного телефона и с возможностью соединения контактов, обеспечивающих питание приставки и одновременного соединения контактов, обеспечивающих передачу данных с блока передачи данных приставки на мобильный телефон, при этом приставка дополнительно включает в себя соединенный с блоком передачи данных модуль измерения расстояния, соединенную с блоком передачи данных камеру отслеживания движения, и соединенные с блоком передачи данных гироскоп и акселерометр.2. Оптическая приставка к мобильному телефону по п. 1, отличающаяся тем, что модуль измерения расстояния выполнен в виде источника излучения и соединенной с ним камеры регистрации отраженного от объекта сигнала, выполненные с возможностью измерения расстояния до исследуемого объекта по времени задержи отраженного от объекта сигнала.3. Оптическая приставка к мобильному телефону по п. 2, отличающаяся тем, что источник излучения является источником лазерного излучения.4. Оптическая приставка к мобильному телефону по п. 2, отличающаяся тем, что источник излучения является источником инфракрасного излучения.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.

Настоящая полезная модель относится к области конструктивных элементов телефонных аппаратов, а более конкретно к оптическим приставкам к мобильным телефонам типа смартфон, включающим в себя корпус, на котором расположено средство крепления с мобильным телефоном, расположенную в корпусе видеокамеру, соединенную с блоком передачи данных на мобильный телефон.

В настоящем описании приняты следующие термины:

Смартфон - телефон, дополненный функциональностью карманного персонального компьютера.

TOF-камера - «Time of flight camera» переводится как «Времяпролетная камера». Камера определяет дальность через скорость света, измеряя время пролета светового сигнала, испускаемого камерой, и отраженного каждой точкой получаемого изображения.

Уровень техники.

В настоящее время широкое распространение получили мобильные телефоны типа смартфон, с помощью которых можно получать различные изображение окружающего пространства или предметов. Так как сами мобильные телефоны имеют небольшой размер встроенного объектива, то именно он определяет качество получаемых изображений. Для улучшения качества изображений используются внешние аксессуары, которые могут быть прикреплены и соединены с мобильным телефоном для получения дополнительных данных об окружающем пространстве или предметах, расположенных рядом.

Известна из уровня техники оптическая приставка к мобильному телефону типа смартфон, включающая в себя корпус, на котором расположено средство крепления с мобильным телефоном, расположенную в корпусе видеокамеру, соединенную с блоком передачи данных на мобильный телефон. См патент Китая: CN 203406908 (U) опубликован - 2014-01-22, описывающий внешнюю вращающуюся камеру для мобильного телефона.

Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет средства для передачи на мобильный телефон, а именно на расположенный внутри него процессор, дополнительных данных об окружающем пространстве или предметах, но этих данных недостаточно для того, чтобы процессор мобильного телефона мог по ним построить трехмерное изображение окружающего пространства или предметов. Действительно, для построения такого трехмерного изображения нужно иметь дополнительные данные, например, касающиеся расстояния до точек измеряемого предмета, а в данном уровне техники не раскрыта возможность получения такой информации.

Раскрытие полезной модели.

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить оптическую приставку к мобильному телефону типа смартфон, включающую в себя корпус, на котором расположено средство крепления с мобильным телефоном, расположенную в корпусе видеокамеру, соединенную с блоком передачи данных на мобильный телефон позволяющее, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет появления возможности передавать на мобильный телефон дополнительные данные, достаточные для построения трехмерной модели окружающего пространства или находящегося рядом предмета, что и является поставленной технической задачей.

Для достижения этой цели корпус выполнен с возможностью крепления непосредственно к гнезду подзарядки мобильного телефона и с возможностью соединения контактов, обеспечивающих питание приставки и одновременного соединения контактов, обеспечивающих передачу данных с блока передачи данных приставки на мобильный телефон, при этом приставка дополнительно включает в себя соединенный с блоком передачи данных модуль измерения расстояния, соединенную с блоком передачи данных камеру отслеживания движения, и соединенные с блоком передачи данных гироскоп и акселерометр.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность крепления к мобильному телефону предлагаемой оптической приставки, причем крепление осуществляется без использования дополнительных проводов за счет простого контакта не только корпусов устройств, но и за счет плотного соприкосновения контактов питания и контактов для передачи сигналов, что является конструктивной особенностью предлагаемого устройства. И появляется возможность получения и передачи на процессор мобильного телефона дополнительной информации, позволяющей строить трехмерные модели различных объектов, как то - предметов или окружающего пространства, например, интерьера помещения.

Существует также вариант полезной модели, в котором модуль измерения расстояния выполнен в виде источника излучения и соединенной с ним камеры регистрации отраженного от объекта сигнала, выполненные с возможностью измерения расстояния до исследуемого объекта по времени задержи отраженного от объекта сигнала.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать TOF-камеры для измерения расстояний от приставки до точек измеряемого объекта.

Кроме того, можно использовать затворные камеры, работающие по технологии «Range gated imagers». Суть этой технологии в том, что перед матрицей стоит затвор. Предположим, что он у нас идеальный и работает моментально. В момент времени 0 включается освещение сцены. Затвор закрывается в момент времени t. Тогда объекты, расположенные дальше, чем t/(2·c), где c - скорость света видны не будут. Свет просто не успеет долететь до них и вернуться назад. Точка, расположенная вплотную к камере будет освещаться все время экспозиции t и иметь яркость I. Значит, любая точка экспозиции будет иметь яркость от 0 до I, и эта яркость будет репрезентацией расстояния до точки. Чем ярче - тем ближе. Вводим в модель время закрытия затвора и поведение матрицы при этом событии, неидеальность источника освещения (для точечного источника света зависимость дальности и яркости не будет линейной), разную отражающую способность материалов. Такие камеры самые неточные, но зато самые простые и дешевые

Существует также вариант полезной модели, в котором источник излучения является источником лазерного излучения.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность точного измерения расстояния до точек измеряемого предмета за счет когерентности излучения и возможности точно выделять его среди других источников света.

Существует также вариант полезной модели, в котором источник излучения является источником инфракрасного излучения.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность точно также как и с лазерным излучением иметь возможность выделения отраженного сигнала среди других мешающих источников. Для этого могут быть использованы используют инфракрасные светодиоды, за отраженными лучами которых и наблюдают камеры устройства через фильтры, обеспечивающие стойкость амбиентного освещения (отражение света с разных поверхностей).

Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.

Краткое описание чертежей.

Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

- фигура 1 изображает внешний вид оптической приставки к мобильному телефону вместе с мобильным телефоном, согласно полезной модели.

- фигура 2 вид разъема для зарядки мобильного телефона, согласно полезной модели.

- фигура 3 схематично изображает функциональную схему оптической приставки к мобильному телефону, согласно полезной модели.

- фигура 4 изображает этапы функционирования оптической приставки к мобильному телефону, согласно полезной модели.

На фигуре 1 изображен вариант присоединения оптической приставки к мобильному телефону к мобильному телефону. Это может быть выполнено на защелках, которые показаны на фиг. 3 как позиция 2. Мобильный телефон изображен с задней стороны, экран показан пунктиром как 32.

На фигуре 2 для примера показан стандартный разъем Micro USB тип В, который стал стандартом для большинства моделей смартфонов. На этой фигуре обозначены разъемы. Здесь GND - цепь «корпуса» для питания оптической приставки, a Vcc - +5 вольт, также для цепей питания.

Данные передаются дифференциально по проводам Data- и Data+ Состояния «0» и «1» определяются по разности потенциалов между линиями более 0,2 В.

В общем, в данном описании подразумевается, что разъем питания телефона может быть выполнен в другом стандарте. Стандарт Micro USB тип В приведен для примера, как самый простой.

Согласно фигуре 3 оптическая приставка к мобильному телефону типа смартфон, включает в себя корпус 1, на котором расположено средство крепления 2 с мобильным телефоном 3, расположенную в корпусе видеокамеру 4, соединенную с блоком передачи данных 5 на мобильный телефон 3. Корпус 1 выполнен с возможностью крепления непосредственно к гнезду 31 подзарядки мобильного телефона и с возможностью соединения контактов, обеспечивающих питание приставки и одновременного соединения контактов, обеспечивающих передачу данных с блока передачи данных 5 приставки на мобильный телефон 3. Для этого в корпусе есть вывод контактов 13, соответствующий гнезду 31.

Приставка дополнительно включает в себя соединенный с блоком передачи данных 5 модуль измерения расстояния 6, соединенную с блоком передачи данных 5 камеру отслеживания движения 7, и соединенные с блоком передачи данных 5 гироскоп 8 и акселерометр 9.

Модуль измерения расстояния 6 может быть выполнен в виде источника излучения 61 и соединенной с ним камеры 62 регистрации отраженного от объекта сигнала, выполненные с возможностью измерения расстояния до исследуемого объекта по времени задержи отраженного от объекта сигнала. В качестве камеры 62 регистрации отраженного от объекта сигнала могут использоваться TOF-камеры с матрицей размером 320*240 пикселей или 640*480.

Источник излучения 61 может являться источником лазерного или инфракрасного излучения. В качестве источника лазерного излучения могут использоваться бытовые лазеры небольшой мощности, которые используются в устройствах типа лазерные указки или лазерные рулетки.

Осуществление полезной модели.

Оптическая приставка к мобильному телефону работает следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения полезной модели пример осуществления). Согласно фигуре 4:

Этап А1. Предварительно производят установку предлагаемой оптической приставки на корпус мобильного телефона 3, для чего ее присоединяют непосредственно к гнезду 31 подзарядки мобильного телефона, соединяя контакты, обеспечивающие питание GND и Vcc приставки и одновременного соединяя контакты, обеспечивающие передачу данных Data- и Data+ с блока передачи данных 5 приставки на мобильный телефон 3.

Этап А2. Оптическая приставка к мобильному телефону автоматически активируется при присоединении и посылает сигнал на процессор мобильного телефона, соответствующий готовности получать данные из окружающего пространства и передавать их на мобильный телефон 3.

Этап A3. После получения от мобильного телефона сигнала, соответствующего началу процесса построения трехмерной модели окружающего пространства или распложенного рядом предмета, оптическая приставка к мобильному телефону активирует:

- модуль измерения расстояния,

- камеру отслеживания движения

- гироскоп и акселерометр.

Этап А4. Пользователь вручную производит сканирование предмета или желаемого участка окружающего пространства, например, помещения или его части. Для определенности будем далее приводить пример со сканированием предмета, а сканирование помещения, части пространства осуществляется точно также.

Этап А5. Модуль измерения расстояний 6, который преимущественно представляет собой принимающую TOF-камеру 61 и источник лазерного излучения 62, который испускает сигнал, который может быть модулирован специальным образом, что сделано для снижения помех, и для однозначной идентификации отраженного сигнала. Например, может быть применена модуляция известными в радиофизике М-последовательностями.

Этап А6. TOF-камера регистрирует отраженный модулированный сигнал, который отражается от определенной точки сканируемого предмета. По задержке отраженного сигнала вычисляют расстояние от оптического устройства до точки предмета, как деленное на два произведение времени задержки на скорость света.

Этап А7. С помощью расположенных на оптическом устройстве гироскопа и акселерометра получают информацию:

- о пространственном положении самого мобильного телефона,

- об углах лазерных лучей в неподвижной системе координат.

Этап А8. С помощью камеры отслеживания движения отслеживают перемещение лазерного пятна.

Этап А9. С помощью блока передачи данных 5, через соединение контактов корпуса приставки через гнездо 31 подзарядки мобильного телефона с контактами мобильного телефона, передают сигналы на процессор мобильного телефона, где уже и создают 3D-изображение по принципу триангуляции с учетом известности местоположения оптической приставки в неподвижной системе координат. То есть все данные в совокупности позволяют передать необходимые данные в процессор мобильного телефона и, таким образом, за счет использования оптической приставки становится возможным произвести трехмерную реконструкцию исследуемого предмета и построить его трехмерную модель.

Таким образом с помощью предлагаемого устройства обычный мобильный телефон пользователя типа смартфон, который работает на стандартной платформе типе Android или IOS, может сканировать предметы или часть окружающего пространства и строить их трехмерные модели.

Приведенные варианты осуществления полезной модели являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные. Например, использовать этапы выборочно, переставлять.

Промышленная применимость.

Предлагаемая оптическая приставка к мобильному телефону имеет ясное предназначение, может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели.

В соответствии с полезной моделью заявителем был изготовлен опытный образец оптической приставки к мобильному телефону, которая была выполнена на базе стандартных микропроцессоров и модулей памяти, проводных и беспроводных соединений.

Опытная эксплуатация данного устройства показала, что с его помощью возможно осуществлять:

- измерение расстояний от оптической приставки до исследуемого объекта,

- измерение углов,

- измерение положения в пространстве самой оптической приставки,

- передачу всех полученных данных на мобильный телефон с возможностью последующей обработки всех полученных данных и построения трехмерных моделей сканируемых объектов.

Таким образом, за счет вышеуказанных эффектов и достигается заявленный технический результат, а именно: расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет появления возможности передавать на мобильный телефон дополнительные данные, достаточные для построения трехмерной модели окружающего пространства или находящегося рядом предмета.

Предлагается использовать оптическую приставку для построения трехмерных моделей предметов, моделирование мест и планировки, в индустрии развлечений для создания цифровых 3D-моделей в кинематографе и видеоиграх.

Claims (4)

1. Оптическая приставка к мобильному телефону типа смартфон, включающая в себя корпус, на котором расположено средство крепления с мобильным телефоном, расположенную в корпусе видеокамеру, соединенную с блоком передачи данных на мобильный телефон, отличающаяся тем, что корпус выполнен с возможностью крепления непосредственно к гнезду подзарядки мобильного телефона и с возможностью соединения контактов, обеспечивающих питание приставки и одновременного соединения контактов, обеспечивающих передачу данных с блока передачи данных приставки на мобильный телефон, при этом приставка дополнительно включает в себя соединенный с блоком передачи данных модуль измерения расстояния, соединенную с блоком передачи данных камеру отслеживания движения, и соединенные с блоком передачи данных гироскоп и акселерометр.

2. Оптическая приставка к мобильному телефону по п. 1, отличающаяся тем, что модуль измерения расстояния выполнен в виде источника излучения и соединенной с ним камеры регистрации отраженного от объекта сигнала, выполненные с возможностью измерения расстояния до исследуемого объекта по времени задержи отраженного от объекта сигнала.

3. Оптическая приставка к мобильному телефону по п. 2, отличающаяся тем, что источник излучения является источником лазерного излучения.

4. Оптическая приставка к мобильному телефону по п. 2, отличающаяся тем, что источник излучения является источником инфракрасного излучения.

Images