Title:
Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon / Smartphone / Tablett-PC oder Notebook
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, wobei es Bild- oder Videoaufnahmen von der Vorderseite und Rückseite mit nur einer Kamera ermöglicht. Praktisch das System ersetzt die zweite Kamera in einem Mobiltelefon, Tablett-PC oder Notebook. Ein Lichtablenk-Element in Form eines Spiegels oder eines Prismas ist direkt vor der Kamera-Linse eingebaut und ist in eine beliebige Richtung schwenkbar, vorzugsweise für die Lichtablenkung von Bildmotiven in Kamera-Richtung, die hinter oder vor dem Mobiltelefon/Tablett-PC sich befinden. Die Schwenkung des Lichtablenkelements erfolgt elektromagnetisch, lautlos und ist sehr schnell, was auch für bewegte Objekte oder Zielverfolgung geeignet ist.





Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102016004672A
Publication Date:
10/19/2017
Filing Date:
04/18/2016
Assignee:
Merlaku, Kastriot, 80995 (DE)
International Classes:
G03B17/00
Domestic Patent References:
DE19830710A1N/A1999-02-04
DE4402775C1N/A1995-07-20
DE9200188U1N/A1992-04-09
Foreign References:
201403133772014-10-23
JP2007222203A2007-09-06
JP2002303944A2002-10-18
GB2439346A2007-12-27
JPH08272446A1996-10-18
52626301993-11-16
Other References:
www.nikon-fotografie.de
Claims:
1. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook,
dadurch gekennzeichnet,
dass es aus mindestens
– einer Digitalkamera, dessen optische-/Licht-Achse in Längsrichtungs-Achse des Mobiltelefons/Smartphones/Tablett-PC-s angeordnet ist,
– einem kleinen, beweglichen Lichtablenkelement, vorzugsweise einem Spiegel, der direkt vor der Kamera-Linse eingebaut ist,
– einem Ferromagnet-Körper oder Dauermagnet, der mit dem Lichtablenkelement/Spiegel gekoppelt ist,
– einer Elektromagnetspule, die in unmittelbarer Nähe zum Lichtablenkelement/Spiegel statisch eingebaut ist und in Magnetfeldwechselwirkung mit dem Ferromagnet-Körper/Dauermagneten des Lichtablenkelements/Spiegels steht,
– eine Steuerung, die die Elektromagnetspule steuert,
besteht.

2. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook,
dadurch gekennzeichnet,
dass es mindestens
– eine Kamera, dessen optische-/Licht-Achse in Längsrichtungs-Achse des Mobiltelefons/Smartphones liegt,
– einen kleinen, beweglichen Spiegel, der direkt vor der Kamera-Linse eingebaut ist,
– einen Ferromagnet-Körper oder Dauermagnet, der in unmittelbarer Nähe zum Spiegel, statisch eingebaut ist,
– eine Elektromagnetspule, die mit dem Spiegel gekoppelt ist und in Magnetfeldwechselwirkung mit dem Ferromagnet-Körper/Dauermagneten steht,
– eine Steuerung, die die Elektromagnetspule steuert,
aufweist.

3. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook,
dadurch gekennzeichnet,
dass es mindestens
– eine Kamera, dessen optische-/Licht-Achse in Längsrichtungs-Achse des Mobiltelefons/Smartphones liegt,
– ein kleines, bewegliches optisches Prisma, das direkt vor der Kamera-Linse eingebaut ist,
– einen Ferromagnet-Körper oder Dauermagnet, der mit dem optischen Prisma gekoppelt ist,
– eine Elektromagnetspule, die in unmittelbarer Nähe zum optischen Prisma statisch eingebaut ist und in Magnetfeldwechselwirkung mit dem Ferromagnet-Körper/Dauermagneten des optischen Prisma steht,
– eine Steuerung, die die Elektromagnetspule steuert,
aufweist.

4. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook,
dadurch gekennzeichnet,
dass es mindestens
– eine Kamera, dessen optische-/Licht-Achse in Längsrichtungs-Achse des Mobiltelefons/Smartphones liegt,
– ein kleines, bewegliches optisches Prisma, das direkt vor der Kamera-Linse eingebaut ist,
– einen Ferromagnet-Körper oder Dauermagnet, der in unmittelbarer Nähe zum optischen Prisma, statisch eingebaut ist,
– eine Elektromagnetspule, die mit dem optischen Prisma gekoppelt ist und in Magnetfeldwechselwirkung mit dem Ferromagnet-Körper/Dauermagneten steht,
– eine Steuerung, die die Elektromagnetspule steuert,
aufweist.

5. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtablenkelement/der Spiegel oder das Prisma mit einem Kugelgelenk ausgestattet ist, dass auf der Rückseite angebracht ist und eine Schwenkung in eine beliebige Richtung ermöglicht.

6. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel oder das optisches Prisma mit einer Drehachsen-Welle ausgestattet ist.

7. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel oder das optisches Prisma durch elektromagnetische Feld-Wechselwirkung kippbar/schwenkbar ist.

8. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine viskose Masse an den Drehgelenken oder Rückfläche des schwenkbaren Spiegels vorhanden ist.

9. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder den Spiegel oder das Prisma, bei abgeschalteter Elektromagnetspule in eine Ausgangsposition bringt.

10. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel teilkugelförmig gebaut ist, wobei die Reflektion-Fläche zu der Kamera flach und die Rückseite teilkugelgeformt ist.

11. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektromagneten eingebaut sind.

12. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung über Elektromagneten ein magnetisches Wanderfeld erzeugt, das in Magnetfeldwechselwirkung mit dem Dauermagneten, der mit dem Prisma oder den Spiegel gekoppelt ist, steht.

13. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung so konzipiert ist, dass sie Dauer-Stromsignale oder Impuls-Ströme für die Elektromagnetspule/Elektromagnetspulen produzieren kann.

14. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung so konzipiert ist, dass Magnet-Wanderfelder oder Magnet-Drehfelder über die Elektromagnetspulen erzeugbar sind.

15. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Schalter eingebaut ist, der den Spiegel oder das Prisma am Weiterdrehen blockiert.

16. Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel/das Prisma anstatt mit einem Ferromagnet-Körper oder Dauermagneten, mit einen Elektromagneten ausgestattet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Digitalkamera-System für ein Mobiltelefon/Smartphone/Tablett-PC oder Notebook, wobei es Bild- oder Videoaufnahmen von der Vorderseite und Rückseite mit nur einer Kamera ermöglicht. Praktisch das System ersetzt die zweite Kamera in einem Mobiltelefon, Tablett-PC oder Notebook.

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.

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.

Diese Erfindung, in einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC-Eigenschaften) eingebaut, ersetzt praktisch komplett die zweite Digitalkamera, weil diese hier mit einem elektrisch drehbaren Licht-Ablenkelement ausgestattet ist, dass das Licht in die Kamera sowohl von der Rückseite, als auch von der Vorderseite ablenken kann und somit Bilder oder Videoaufnahmen von beiden Seiten machen. Die Erfindung ist für kleine Geräte, wie Mobiltelefone (Smartphone), Tablett-PC, Notebooks, oder auch für Flugdrohnen, Datenbrillen oder Smart-Watches (Armbanduhren mit PC-Funktion) ist die Erfindung perfekt geeignet.

In der Regel wird versucht die ganze Kamera hin und her zu bewegen, um Bilder von verschieden Perspektiven aufzunehmen. Insbesondere Überwachungskameras sind mit solchen Systemen ausgestattet. 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.

Einen kleinen Spiegel elektrisch zu bewegen, ist heutzutage keine Neuheit mehr. Es gibt seit langem Mikrospiegel-Elemente, die in beliebige Richtungen schwenkbar sind (sogenannte DPL-Chips – Digital-Light-Processing). Auch Fraunhofer Institut hat zahlreiche Patente in der Richtung angemeldet.

Auch Systeme, bei denen eine Spiegelanordnung eingesetzt wird, um die Umgebung zu scannen, sind bekannt.

Die US 5,262,630 offenbart eine Kamera, bei der eine Spiegelanordnung zum Scannen des Bildfelds gedreht werden kann. Darüber hinaus ist diese Kamera als Einheit in unterschiedliche Richtungen ausrichtbar.

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.

Um eine Kugel zu drehen, werden zahlreiche Methoden beschrieben.

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.

Die Anmeldung US5413010 beschreibt einen Elektromotor, der einen sphärischen Rotor aufweist.

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.

Die Anmeldung U.S. Pat. 3178600 zeigt eine Struktur mit sphärisch angeordneten Spulen an, wobei eine Rotation eines Körpers auf einer Achse zulässig ist.

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.

Aus dem Stand der Technik, wobei eine Kamera gedreht wird, sind dort Systeme beschrieben, die ziemlich kompliziert, nicht ohne großen Aufwand in sehr kleinen Maßstab hin zu bekommen und auch relativ anfällig sind. 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 zu grob, zu langsam und es ist nahezu unmöglich oder sehr aufwändig diese auf Reiskorn-Größe zu verkleinern.

Der in den Patentansprüchen 1 bis 15 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Mobiltelefon, Tablett-PC oder Notebook, mit einem Lichtablenkungs-System für die Kamera auszustatten, das Aufnahmen mit nur einer Kamera sowohl von der Vorderseite, als auch von der Rückseite des Geräts ermöglicht, wobei die Kamera innerhalb des Träger-Geräts statisch bleibt.

Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 15 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung sind:

  • – die Digitalkamera in einem Mobiltelefon bleibt weiterhin statisch, allerdings das Lichtablenk-Element bewegt sich und ermöglicht Aufnahmen von beiden Seiten des Mobiltelefons (oder des Tablett-PC-s oder Notebooks),
  • – sie ist lautlos während Ausrichtung,
  • – bringt kaum Zusatz-Gewicht mit,
  • – weniger Stromverbrauch,
  • – extrem gut auch für andere kleine Geräte, wie kleine Drohnen, Datenbrillen, Smartwatches geeignet,
  • – kaum Verschleißteile, daher sehr langlebig,
  • – eine blitzschnelle Änderung des Lichteinfall-Winkels auf der Digitalkamera möglich,
  • – extrem schnelle Drehung des Lichtablenkelements,
  • – zuverlässige und schnelle Verfolgung eines beweglichen Objektes
  • – ersetzt die zweite Digitalkamera bei einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC Eigenschaften) oder Tablett-PC,
  • – günstiges System in der Herstellung und einfache, wartungsfreie Vorrichtung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 12 erläutert. Es zeigen:

1 eine Variante mit einem Spiegel, der lediglich auf zwei Positionen schwenkbar ist,

2 einen Spiegel, der mehrere Positionen zwischen 0–90° einnehmen kann,

3 und 4 das Funktionsprinzip des Antriebs,

5 eine Variante mit einer Teilkugelförmigen Spiegel

6 eine Variante, wobei der Spiegel wie ein Kreis-Sektor mit zwei Spiegelflächen gebaut ist

7 eine Variante mit Zwei-Achsen Aufhängung,

8 eine Variante, die einen Spiegel aufweist, der in eine Kardanaufhängung (3D-Achsendrehung) eingebaut ist.

9 zeigt eine Variante, wobei nicht nur der Spiegel sondern auch eine Art Beleuchtung, mit bewegbar eingebaut ist,

10 eine Variante mit den optischen Prisma,

11 eine Variante, wobei anstatt des Dauermagneten ein Elektromagnet eingebaut ist,

12 eine Variante mit einem Kugel-Gelenk.

Die Erfindung ist eine elegante Lösung für das bekannte Problem mit zwei Kameras bei Mobiltelefone und Tablett-PC-s. Anstatt von zwei Kameras wird hier nur eine Kamera 1 eingebaut, dessen Blick-Feld aber mittels Lichtablenkelemente auf beide Seiten des Mobiltelefons 2 erweiterbar ist. Die Kamera ist hier allerdings nicht wie bei herkömmlichen Mobiltelefone nach vorne oder nach hinten ausgerichtet, sondern das Blick-Feld 3 der Kamera ist in die Längsrichtung des Mobiltelefons gerichtet, auch wenn die Kamera dadurch kein freies Sichtfeld mehr hat! Unmittelbar vor der Kamera-Linse ist bei einer Variante, ein elektrisch schwenkbarer Spiegel 4 eingebaut, oder bei der zweiten Variante ein optisches Prisma angebracht. Sowohl der Spiegel, als auch der Prisma haben die Aufgabe das Licht von Vorderseite 15 oder Rückseite 12 des Mobiltelefons 2 in die Kamera 1 abzulenken.

In der 1 ist eine einfache Variante mit einem Spiegel dargestellt worden. Der Spiegel hier ist direkt vor der Kamera-Linse in einem gekapselten Gehäuse 5, das sie vor Staub und Feuchte schützt, eingebaut. Der Spiegel ist mit einer Drehachse 6 verbunden, um die er drehbar ist. Der Spiegel soll z. B. um 90° schwenken können. Der kann aber auch bis 170° schwenkbar eingebaut werden. Ein kleiner Dauermagnet 7 ist mit dem Spiegel gekoppelt. Eine kleine Elektromagnetspule 8 ist in unmittelbarer Nähe angebracht. Mit dem Spiegel kann eine Rückstellfeder 9 gekoppelt werden, die den Spiegel in eine Ausgangsposition hält. In Ruheposition bildet die Spiegelfläche 10 einen 45° Winkel mit Licht-Achse 11 der Kamera. Die Licht-Achse der Kamera trifft die Schwenkachse 6 des Spiegels bzw. den Spiegel in der Mitte. Der Spiegel kann so angeordnet werden, dass in Ruheposition die Kamera Bilder von der Rückseite 12 des Mobiltelefons 2 machen kann. Das Licht des Bildmotivs, dass, wenn man das Mobiltelefon senkrecht hält, auf der Rückseite des Mobiltelefons sich befindet, kommt schräg auf dem Spiegel und von dem wird in 45° direkt auf das Linsen-System 13 reflektiert/abgelenkt um dann auf dem Bildsensor 14 einzutreffen. Sobald aber die Elektromagnetspule 8 aktiviert wird, wird der Dauermagnet 7 sich neu danach orientieren, geschwenkt und damit auch der Spiegel. Der Schwenkungs-Winkel soll ca. 90° sein. Somit ändert sich der Reflektion-Winkel und jetzt werden Bildmotive von der Vorderseite 15 des Mobiltelefons erfasst, weil der Spiegel um 90° gekippt ist. Die Kippachse des Spiegels befindet sich direkt auf der optischen Achse der Kamera (natürlich aus der Sicht der Kamera, hinter dem Spiegel platziert). Sobald die Elektromagnetspule inaktiv wird, ordnet sich der Spiegel wieder im Ausgangsposition durch die Rückstellfeder 9 ein und dann werden wieder Bilder aus der Rückseite 12 des Mobiltelefons von Spiegel zu Kamera reflektiert. Selbstverständlich ist das Mobiltelefon hier mit einer Öffnung 16 versehen, die den Durchblick von Vorderseite auf Rückseite erlaubt. Der Spiegel und sein Antriebs-System befinden sich am besten in einem gekapselten Gehäuse, dass diese vor Staub oder Wasser schützt.

Eine Variante, die in der 2 dargestellt worden ist, funktioniert sehr zuverlässig und ist relativ einfach gebaut. Hier ist der Elektromagnet 8 mit einem Eisenkern 34 ausgestattet, an dem der Dauermagnet 7 mit einem seiner Magnetpole an einem Ende beim Schwenken haften bleibt. Wenn z. B. die Elektromagnetspule 8 einen Nordpol auf dem Eisenkern 34, der zu dem Dauermagneten 7 gerichtet ist, erzeugt, dann wir das Südpol des Dauermagneten angezogen. Dadurch schwenkt der Dauermagnet 7, bis er mit seinem Südpol-Ende den Eisenkern berührt, wobei er dann dort haften bleibt, auch denn die Elektromagnetspule 8 abgeschaltet wird. Sobald aber der Elektromagnetspule 8 auf dem Eisenkern 34 eine Umpolung verursacht, bzw. an dem Ende, das zu dem Dauermagneten gerichtet ist, einen Südpol erzeugt, dann wird der haftende Dauermagnet-Südpol abgestoßen und der Nordpol angezogen. Somit schwenkt jetzt der Dauermagnet auf der anderen Seite, bis sein Nordpol an dem Kern haften bleibt. Die Spule kann wieder abgeschaltet werden und der Dauermagnet bleibt trotzdem mit seinem Ende an dem Eisenkern haften. Der Spiegel 4 (oder ein Spiegelfläche 10), der auf der Rückfläche des Dauermagnets angebracht ist, schwenkt um die Achse 6 mit und dadurch ändert er seinen Reflektion-Winkel, was auf die darunter liegende Kamera die Änderung der Perspektive bedeutet. Um die Schwenkung sanft und geräuschlos zu vollziehen, kann man an dem Dauermagneten oder an dem Eisenkern genau an den Berührungspunkten eine dünne Gummibeschichtung 36 einbauen.

Die Variante in der 3 dargestellt, ist etwas komplizierter gebaut. Hier ist der Spiegel so konzipiert, dass beliebige Positionen zwischen 0° und 90° einnehmen kann. Auch hier ist der Spiegel nur in einer Achse schwenkbar. Die Gelenke 17 des Dauermagnets, bzw. des Spiegels können mit einer viskosen Masse 18 geschmiert werden oder durch eingebaute Borsten 35 die Wände der gekapselten Gehäuse 5 berühren, berührt werden, sodass die Schwenkung durch elektromagnetische Kraft nicht blitzschnell, sondern etwas leicht verzögert erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, den Elektromagneten beim Erreichen einer gewünschten Position des Spiegels abzuschalten, wobei dann der Spiegel an diese Position stehen bleibt. Hier ist keine Rückstellfeder notwendig. Der Schwerpunkt des Spiegels und dessen Dauermagneten liegen auf der Drehachse, somit ist durch Schwerkraft keine Weiterschwenkung zu erwarten. Auf diese Weise, ist möglich Aufnahmen von einem beliebigen Winkel von der Rückseite oder der Vorderseite des Mobiltelefons zu machen. Die Steuerung 19 liefert die passende Stromintensität für die Elektromagnetspule, bis die angestrebte Position erreicht worden ist. Selbstverständlich, dass bei Positionen zwischen 0° und 90° wird das Bild mehr oder weniger verzerrt, bzw. „zusammengepresst”, was aber eine ordentliche, mathematisch exakt berechenbare Verzerrung ist, die leicht softwaremäßig oder durch Korrektur-Linsen korrigiert werden kann.

Auf der 4 ist ein detailliertes Funktionsprinzip des Schwenk-Antriebs dargestellt worden. Solange die Elektromagnetspule 8 inaktiv bleibt, ist der Spiegel 4 so ausgerichtet, dass er das Umgebungs-Licht bzw. die Bildmotive aus der Rückseite des Mobiltelefons in die Kamera weiterleitet. Wird die Elektromagnetspule aktiviert, wird ein Magnetfeld erzeugt, der Einfluss auf dem Dauermagneten des Spiegels hat und den in eine neue Richtung auszurichten anstrebt. Weil nur eine leichte Rückstellfederkraft durch einen Rückstellfeder 9 den Spiegel in die Position hält, wobei bei der Variante mit der viskosen Masse oder Borsten gar keine Feder vorhanden ist, wird der Spiegel geschwenkt und die neue Position einnehmen. Somit orientiert sich der Spiegel so, dass Bilder von der Vorderseite des Mobiltelefons aufgenommen werden können. Hier ist keine Umpolung der Elektromagnetspule notwendig.

Der Spiegel muss nicht auf beiden Seiten flach sein. Er kann auf der Vorderseite flach sein und auf der Rückseite (die Fläche, die nicht zu Kamera gerichtet ist), rund/teilkugelförmig geformt sein (Schnittkugel-Spiegel 20) und in eine durchsichtigen Hohlsphäre 21 angebracht, in die der Spiegel hin und her durch Elektromagnetkraft gleitet. Dadurch, dass der Spiegel in der Hohlsphäre durch die Elektromagneten 8 gesteuert, gleitet, wird ihr Reflektion-Winkel gegenüber der Kamera ändern (5). Vorteilhaft ist diese Variante, weil hier die Spiegelfläche in eine beliebigen Richtung und Winkel und das in allen erdenklichen Achsen drehbar/schwenkbar ist, was Bilder von verschiedene Winkeln aufgenommen werden können. Softwaregesteuert kann das eine tolle Funktion bei der Mobiltelefone mitbringen: z. B. egal wie man das Mobiltelefon hält (z. B. schräg, gerade, hoch), es werden stets gute Bilder oder Videoaufnahmen gemacht, weil das Spiegel-Element sich passend orientiert und damit unter optimalen Lichteinfalls-Winkel Bildmotive auf dem Bildsensor gelangen.

Auf der 6 ist eine Variante dargestellt worden, wobei der Spiegel wie ein geometrisches Prisma mit einen runden Fläche oder Kreis-Sektor mit zwei Spiegelflächen 10 (Kreissektor-Spiegel 22), die abgewinkelt zu einander sind, gebaut ist. In der Mitte befindet sich die Drehachse 6. Je nachdem wie der Spiegel geschwenkt wird, wird die Spiegelfläche A oder B das Licht in die Kamera reflektieren. Die Spiegelfläche A reflektiert das Licht von der Rückseite des Mobiltelefons, die Fläche B, aus der Vorderseite.

Auf der 7 ist ein Spiegel-Element dargestellt worden, der auf zwei Achsen schwenkbar ist, somit auch hier Bilder aus verschiedene Winkeln aufgenommen werden können. Hier sind mindesten zwei Elektromagneten 8 notwendig, die den Spiegel in zwei Achsen schwenken können. Selbstverständlich sind die beide Elektromagnetspulen über die Steuerung 19 synchron gesteuert, was eine optimale Schwenkung des Spiegels ermöglichen.

Die 8 zeigt eine Variante, bei der der Spiegel in eine Kardanaufhängung 23 angebracht ist, die eine 3D-Schwenkung des Spiegels ermöglicht. Hier sind mehrere Elektromagneten 8 notwendig, um den Dauermagneten 7, bzw. den Spiegel 4 hin und her in die gewünschte Richtung zu schwenken. Über eine Steuerung wird die Aktivität der Elektromagneten synchronisiert und auch Magnet-Wanderfelder erzeugt, die von einem Elektromagneten auf den anderen wandern und somit den Spiegel sanft und präzise in die gewünschte Richtung schwenken.

Man kann die Vorrichtung so konzipieren, dass softwaregesteuert eine Ziel-Verfolgung bis zu einem End-Winkel realisierbar ist. Diese Funktion ist optimal für bewegliche oder schnell bewegliche Ziele geeignet. Durch die Software wird das Ziel erfasst und dann zielstrebig durch die gesteuerte Schwenkung des Spiegels bis zum End-Winkel automatisch verfolgt und bei Wunsch aufgenommen.

Auf der 9 ist mit dem Spiegel auch die Beleuchtung 24 am Mobiltelefon synchron beweglich, sodass stets optimal beleuchtete Bilder bei Dunkelheit entstehen können. Für Mobiltelefone hat die LED-Beleuchtung sich bewährt. Eine kleine SMD-Leuchtdiode kann direkt mit dem Dauermagneten 8 oder dem Spiegel 4 gekoppelt werden.

Die 10 zeigt die Variante mit dem optischen Prisma 25. Auch das Prisma wird mit einem Ferromagnetischen Körper oder einem Dauermagneten ausgestattet. Die Elektromagnetspule 8 ist in unmittelbarer Nähe platziert. Sobald Strom durch die Spule fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt, das den Dauermagneten 7 neu an das Magnetfeld orientiert. Somit wird das Prisma geschwenkt. Ihre Spitze 26 ist so angeordnet, dass das Licht von dem Bildmotiv 27 gebrochen wird und zu dem Bildsensor 14 geführt wird. Es können zwei Positionen angenommen, 0° oder 90°, oder auch eine beliebige Position dazwischen. In dem Fall kann auch hier eine viskose Masse hilfreich, die die Schwenkung leicht verlangsamt, die an den Gelenken 28 angebracht ist. Bleibt z. B. die Elektromagnetspule länger als eine Sekunde aktiv, wird die Schwenkung voll absolviert, also 90°. Wird aber der Strom durch die Spule nur z. B. 0,5 Sekunden fließen, dann bleibt die Schwenk-Bewegung bei 45° oder weniger und somit ein anderer Blickwinkel für die Kamera möglich. Die Variante mit dem Prisma ermöglicht keine optimale Winkeleinstellungen, wie die mit dem Spiegel und ist auch komplizierter zu realisieren.

Sowohl das Prisma, als auch der Spiegel können mit Stromimpulsen über die Elektromagnetspulen in beliebige Richtung und Position geschwenkt werden. Auch es ist nicht zwingend erforderlich, dass ein Dauermagnet dort angebracht wird. Es können stattdessen Elektromagnetspulen auch in beweglichen Teilen eingebaut werden. Allerdings müssten dann diese mit einer flexiblen Leitungen 29 gekoppelt werden, die sie mit Strom versorgt (11).

Auf der 12 ist eine Variante dargestellt worden, wobei der Spiegel mit einem Kugel-Gelenk 30 gekoppelt ist, das eine Schwenkung in eine beliebige Richtung ermöglicht. Auf die Kugel 31 des Kugel-Gelenks 30 ist eine viskose Masse aufgetragen, die die Schwenkungen etwas geschmeidig wirken lässt. Der Halte-Arm 32 für die Kugel ist so angeordnet, dass er in der optischen Achse der Kamera liegt und von der Kamera aus gesehen, hinter dem Spiegel, somit stört er bei keiner der Schwenkbewegungen des Spiegels. Der Spiegel ist mit einer kleinen Hohlraum 33 ausgestattet, in die die Kugel des Kugel-Gelenks angebracht ist. Der Spiegel wird weiterhin durch Elektromagnet-Spulen in beliebige Richtung geschwenkt. Allerdings sollte der Dauermagnet 7, der mit dem Spiegel 4 gekoppelt ist, mehr als zwei Pole haben und in unmittelbarer Nähe auch weitere Elektromagneten eingebaut sein, die die Schwenkrichtung des Spiegel bewirken.

Selbstverständlich kann anstatt des Dauermagneten ein Eisenkörper eingebaut werden, der durch Elektromagneten hin und her schwenkbar wäre, allerdings in dem Fall bräuchte man mehrere Elektromagneten, die das bewirken, weil bei einem Eisenkörper eine Umpolung des Elektromagnets stets nur die anziehende Wirkung hat.

Das gleiche Prinzip kann auch für das Prisma angewendet werden. Genau wie der Spiegel, kann auch das Prisma mit einem Kugel-Gelenk ausgestattet werden, um den sie in beliebige Richtung schwenkbar ist.

Bezugszeichenliste

1
Kamera
2
Mobiltelefon/Smartphone
3
Blick-Feld
4
Spiegel
5
gekapseltes Gehäuse
6
Drehachse
7
Dauermagnet
8
Elektromagnetspule
9
Rückstellfeder
10
Spiegelfläche
11
Licht-Achse der Kamera
12
Rückseite des Mobiltelefons
13
Linsen-System
14
Bildsensor
15
Vorderseite des Mobiltelefons
16
Öffnung
17
Gelenke des Spiegels
18
viskose Masse
19
Steuerung
20
Schnittkugel-Spiegel
21
Hohlsphäre
22
Kreissektor-Spiegel/Prisma-Förmige Spiegel
23
Kardanaufhängung
24
Beleuchtung
25
optisches Prisma
26
Prisma-Spitze
27
Bildmotiv
28
Gelenke des Prismas
29
flexible Leitungen
30
Kugel-Gelenk
31
die Kugel am Kugel-Gelenk
32
Halte-Arm für die Kugel
33
Hohlraum im Spiegel
34
Eisenkern
35
Borsten
36
Gummibeschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • US 5262630 [0008]
  • GB 2439346 [0009]
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