Title:
Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Kamera-System für ein Mobiltelefon, wobei der Bildsensor und seine Optik-Begleitelemente, innerhalb des Mobiltelefons drehbar sind. Das Antriebs-System ist in der Lage den Bildsensor und seine Optik-Elemente in nahezu beliebige Richtungen gesteuert schnell, lautlos zu drehen und somit auch schnell bewegliche Ziele zu erfassen, ohne dass es erforderlich ist, das ganze Mobiltelefon zu bewegen. Die Kamera wird fast wie ein menschliches Auge bewegt oder gedreht. Es ist eine schnell drehende Kamera, die genauso gute Aufnahmen sowohl auf der Vorderseite, als auch Hinterseite eines Mobiltelefons machen kann, eine Kamera, die mit ihrem „Blick” auch ein Ziel verfolgen kann, die trotz Bewegungen des Mobiltelefons gute klare Bilder macht, die ein bewegliches Ziel stets mittig auf dem Bild aufnimmt, die egal wie schräg man das Mobiltelefon hält, stets korrekt ausgerichtete Bilder aufnimmt, die erkennen kann, wie der Bildsensor ausgerichtet sein muss, abhängig davon ob Video- oder Bildaufnahme-Modus vom Benutzer gewählt wurde, und richtet ihn auch automatisch korrekt. Die Kamera kann sich hin und her drehen oder auch rotieren, sodass Video-/Bildaufnahmen aus verschiedene Blickwinkel, sogar auch aus der Rückseite und Vorderseite des Mobiltelefons möglich sind. Die Vorrichtung kann auch in anderen Geräten eingebaut werden, wie z. B. in Flugdrohnen, Roboter, Fahrzeuge, Kameras aller Art, wie Kompakt- oder Spiegelreflex-Digital-Kameras, etc.





Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102016005917A
Publication Date:
10/19/2017
Filing Date:
05/13/2016
Assignee:
Merlaku, Kastriot, 80995 (DE)
International Classes:
G03B17/00
Foreign References:
FR2665317A11992-01-31
GB2458905A2009-10-07
67349142004-05-11
200100176652001-08-30
200502591552005-11-24
201002470902010-09-30
59461271999-08-31
GB2439346A2007-12-27
JPH08272446A1996-10-18
Claims:
1. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert,
dadurch gekennzeichnet,
dass
– sie kugelförmig gebaut ist oder eine kompakte Einheit in Form einer Kugel-Kamera bildet, die in jede Richtung innerhalb eines Kamera-Träger-Geräts drehbar ist, die in eine Hohlsphäre eingebaut ist,
– mindestens eine kleine Antriebswelle/Antriebsrolle/Antriebskugel oder Antriebswalze vorhanden ist, die in die Wand der Hohlsphäre teilweise versenkt eingebaut ist, die die Wand der Kugel-Kamera kraftübertragend berührt und diese durch Friktion antreibt, wobei ihre Drehachse tangential zu der Kugel-Kamera angeordnet ist,
– mindestens einen kleinen Elektromotor/Schrittmotor, der direkt die Antriebswelle/Antriebsrolle/Antriebskugel oder Antriebswalze dreht, und damit auch die Kugel-Kamera in Drehbewegung versetzt, aufweist,
– mindestens eine Steuerung vorhanden ist, die mit dem Elektromotor/Schrittmotor elektrisch gekoppelt ist.

2. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor/Schrittmotor den Drehmoment auf die Kugel-Kamera über ein eingebautes, kleines Getriebe überträgt.

3. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer flexiblen Strom-Signal-Leitung, die den Bildsensor mit der Elektronik außerhalb der drehbaren Kugel-Kamera verbindet, ausgestattet ist.

4. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektromotoren/Schrittmotoren und die dazugehörigen Antriebswellen/Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen eingebaut sind, dessen Drehachsen vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sind und die Kugel-Kamera tangential berühren.

5. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen/Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen permanent oder wechselweise oder nur während diese eine Antriebs-Kraft ausüben, kraftübertragend die Kugel-Kamera berühren.

6. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Elektromotoren/Schrittmotoren und drei Antriebswellen/Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen, deren Drehachsen so angeordnet sind, dass die Kugel-Kamera in drei dimensionalen Achsen gedreht werden kann, eingebaut sind.

7. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Laufrolle/Laufwalze oder Laufkugel in die Wand der Hohlsphäre eingebaut ist und die Kugel-Kamera berührt.

8. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen/Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen, mit je einem Elektromechanismus, der solange diese keine Antriebskraft ausüben, diese vollständig in die Wand der Hohlsphäre versenkt, wobei während der Zeit, wenn diese eine Antriebskraft ausüben, in Richtung der Kugel-Kamera leicht einfährt, wodurch die Kugel-Kamera dadurch berühren und durch Friktion diese in Mitdrehung versetzen, ausgestattet sind.

9. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein-/Ausfahren oder Versenken der Antriebswelle/Antriebsrolle/Antriebskugel oder Antriebswalze elektrisch durch einem in die Hohlsphärenwand oder außerhalb eingebauten Elektromagneten und einem Dauermagneten, der direkt oder über einem Hebel mit dem Elektromotor/Schrittmotor oder zumindest mit seine Antriebs-Achse gekoppelt ist, wobei über Magnetfeldwechselwirkung eine Schwenkung der Antriebsachse und damit auch eine Schwenkung der Antriebswelle/Antriebsrolle/Antriebskugel oder Antriebswalze erfolgt.

10. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während Antriebslosigkeit, die Antriebswellen/Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen, frei drehbar sind.

11. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren oder Schrittmotoren direkt in die Antriebsrollen oder Antriebskugeln oder Antriebswalzen integriert sind.

12. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren oder Schrittmotoren selbst Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen sind, die so konzipiert sind, dass die Achsen der Elektromotoren oder Schrittmotoren starr sind, wobei die Elektromotor- oder Schrittmotor-Gehäusen drehbar sind und die Oberflächen der Elektromotor- oder Schrittmotor-Gehäusen, Antriebsrollen oder Antriebskugeln oder Antriebswalzen bilden.

13. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung für die Elektromotoren/Schrittmotoren über deren Achsen erfolgt.

14. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen der Elektromotoren/Schrittmotoren mit je einer Bohrung versehen sind, in die die Stromleitungen eingeführt sind.

15. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen/Antriebsrollen/Antriebskugeln oder Antriebswalzen aus einem Gummi-Material bestehen oder zumindest mit einer Gummibeschichtung versehen sind.

16. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Antriebswelle/Antriebsrolle/Antriebskugel oder Antriebswalze kleiner als der Durchmesser der Kugel-Kamera ist.

17. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert,
dadurch gekennzeichnet,
dass
– sie kugelförmig gebaut ist oder eine Kugel-Kamera ist, die in jede Richtung drehbar ist, die in eine Hohlsphäre in eine Kardanaufhängung eingebaut ist,
– in den Dreh-Achsen der Kardanaufhängung jeweils ein Elektromotor oder Schrittmotor eingebaut ist, der die Kugel-Kamera in jeweiligen Achse drehen kann,
– mindestens eine Steuerung vorhanden ist, die mit dem Elektromotor/Schrittmotor elektrisch gekoppelt ist.

18. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanaufhängung zwei oder drei Bewegungsfreiheits-Achsen aufweist.

19. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kardanaufhängung mit zwei Bewegungsfreiheits-Achsen aus lediglich einem viertelkreisförmigen Arm/Bogenteil mit je einem Gelenk an den Enden, besteht, wobei
– an einem Ende über einem Gelenk, mit der Kugel-Kamera gekoppelt ist,
– an dem anderen Ende über einem Gelenk, mit der Hohlsphäre gekoppelt ist.

20. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der Patentansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom-/Signal-Leitung für die Kugel-Kamera über Kardanaufhängungs-Arme erfolgt oder in die Kardanaufhängung-Teile eingeführt ist.

21. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel-Kamera, gezielt gesteuert auch um die optische Achse innerhalb des Mobiltelefons/Smartphones drehbar ist.

22. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtfenster, durch die die Kamera das Licht von außen bekommt, einen durchsichtigen Teil-Hohlsphären-Schnitt bildet, mit dem Mittelpunkt an der gleichen Stelle, wie der Mittelpunkt des Kugel-Gehäuses der Kamera.

23. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelförmiges Kamera-Gehäuse und das Teil-Hohlsphären-Förmiges Lichtfenster, das in die Hohlsphäre eingebaut ist, konzentrisch zueinander angeordnet sind und einen gleichen Mittelpunkt aufweisen.

24. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotor-/Schrittmotor-Steuerung über eine Software erfolgt.

25. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ziel-Objekt-Verfolgungs-Funktion, die softwaremässig unterstützt wird, eingebaut ist.

26. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit eine Funktion für eine automatische Bildsensor-Drehung für horizontales Breitbildformat bei Videoaufnahmen und vertikale Ausrichtung bei Einzelbildaufnahmen, gesteuert über eine eingebaute Steuereinheit, die mit dem Lagesensor des Mobiltelefons gekoppelt ist und seine Feedback-Signale verarbeitet, wobei über eine Software oder elektronische Erkennung über dem vom Benutzer gewählten Aufnahme-Modus die Steuerbefehle erhält, ausgestattet ist.

27. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlsphäre, in der die Kugel-Kamera drin steckt, komplett oder zumindest in dem Licht-Einfall-Bereiche für den Bildsensor, aus einem klaren, lichtdurchsichtigen Material besteht.

28. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor eine Organik-Photo-Sensor Technologie beinhaltet.

29. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsensor-Fläche nicht flach gerade sondern gebogen/gewölbt gebaut ist.

30. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor auf einem flexiblen Material eingebaut ist und elektrisch gesteuert biegbar ist.

31. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor auf einer elastischen, vorzugsweise elektrisch biegbaren Fläche eingebaut ist.

32. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor mit einem elektrisch formveränderbaren Polymer gekoppelt ist.

33. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für die Elektromotoren/Schrittmotoren über eine elektronische Schaltung mit einem Mikrofon oder Stereo-Mikrofon, der die Sound-Quelle eines intensiveren Schalls, Sounds oder Gesprochenes erfassen kann, wobei die Kamera in die Audio-Quellen-Richtung automatisch gerichtet wird, gekoppelt ist.

34. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlsphäre nicht statisch, sondern elektrisch drehbar ist, wobei mindestens ein Elektromotor/Schrittmotor dafür eingebaut ist.

35. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel-Kamera, mehr oder weniger aus dem Mobiltelefon durch einen eingebauten elektrischen Antrieb herausfahrbar ist.

36. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb, der die Kugel-Kamera herausfährt, aus mindestens einer Elektromagnetspule, die statisch außerhalb der Kugel-Gehäuse angebracht ist und einem aus ferromagnetischem oder magnetischem Material bestehendes Teil, das in das Kugel-Gehäuse angebracht ist, die in der Magnetfeldwechselwirkung zueinander stehen, besteht.

37. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beleuchtungselement/Blitzlichtgeber, das/der Licht im sichtbaren Licht Spektrum oder im Infrarot Bereich emittiert, mit der Kugel-Kamera integriert ist und damit ebenso bewegbar ist.

38. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungselement/der Blitzlichtgeber aus mindestens einer Leuchtdiode oder Laserdiode besteht.

39. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Laserdioden, die je einen Laserstrahl in Licht-Grundfarben/Blau, Rot und Grün emittieren, eingebaut sind.

40. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Laserdiode, die Infrarotes Licht strahlt, eingebaut ist.

41. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der Patentansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine bewegliche Linse oder Linsen-System für eine Zoom-Funktion des Blitzlichts oder Beleuchtungselemente eingebaut ist.

42. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse elektrisch in der optischen Achse bewegbar ist.

43. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse mit einem Magnet- oder Ferromagnet-Ring am Rand ausgestattet ist, wobei in unmittelbarer Nähe eine Elektromagnet-Spule eingebaut ist, die in Magnetfeld-Wechselwirkung mit dem Magnet- oder Ferromagnet-Ring am Rand der Linse steht und somit die Linse in die optischen Achse hin und her bewegen kann.

44. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der Patentansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse am Rand mit einer flexiblen, leicht dehnbaren Membran oder einen Membran mit konzentrisch angeordneten Falten ausgestattet ist, die sie mit dem Gehäuse des Beleuchtungsmittels fixiert.

45. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der Patentansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass Beleuchtungselemente/Blitzlichtgeber, rings herum, um die Sichtfenster der Kugel-Kamera eingebaut sind oder ringförmig gestaltet sind.

46. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren/Schrittmotoren über die Steuerung mit einen elektronischen Schwingkreis/Oszillator gekoppelt sind, der Wechselstromsignale oder Impuls-Signale an den Elektromotoren sendet, wodurch schnelle Zitter-Bewegungen auf die Kugel-Kamera erzeugt werden.

47. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungs-Funktion eingebaut ist, die an die Umkehr-Positionen bei den Zitterbewegungen der Kugel-Kamera, den Bildsensor für Bildaufnahmen kurzzeitig aktiviert und somit Aufnahmen aus geringfügig unterschiedliche Perspektiven erzeugt, unabhängig davon ob ein Video-Aufnahme- oder Einzelbild-Aufnahme-Modus gewählt wurde, die später zu 3D-Aufnahmen zusammenfügbar sind.

48. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in das Mobiltelefon/Smartphone eingebauter Lagesensor mit eine Steuerung gekoppelt ist, die den Antrieb für die Kugel-Kamera so steuert, das die Kugel-Kamera so um die optischen Achse aktiv gedreht und richtig positioniert wird, dass stets eine optimal ausgerichtete senkrechte oder waagrechte Aufnahme, abhängig davon, ob ein Einzel-Bildaufnahme- oder Video-Aufnahme-Modus vom Benutzer gewählt wurde, unabhängig davon, wie schräg das Mobiltelefon/Smartphone beim Fotografieren gehalten wird, erfolgt.

49. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für den Antrieb mit einer Funktion, die eine Positions-Fixierung der drehbaren Kugel-Kamera bewirkt, vorzugsweise in einer Standard-Position, mit eine Anordnung der optischen Achse wie bei herkömmlichen Geräten/Mobiltelefone mit nicht drehbaren Kameras, ausgestattet ist.

50. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Laserdiode oder Leuchtdiode, die in der Kugel-Kamera integriert ist, die einen Lichtstrahl abgibt, der weitgehend parallel zu der optischen Achse der Kugel-Kamera ist, die einen Bereich auf dem zu fotografierenden oder aufnehmenden Bildmotiv kurzzeitig oder permanent markiert und dadurch dem Benutzer die „Sehrichtung” der Kugel-Kamera anzeigt, ausgestattet ist.

51. Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon konzipiert, nach Patentanspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode oder Laserdiode einen Strahl abgibt, der ein Zeichen oder eine geometrische Figur auf das aufzunehmende Bildmotiv projiziert.

52. Kamera beliebiger Art nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem beliebigen Träger-Gerät eingebaut ist.

53. Kamera beliebiger Art nach Patentanspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Träger-Gerät eine Flug-Drohne, Roboter oder Fahrzeug beliebiger Art ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für ein Mobiltelefon oder Smartphone konzipiert, die kugelförmig gestaltet ist und in eine gekapselten Hohlsphären angebracht ist, wobei der Bildsensor und seine Optik-Begleitelemente in einem Kugel-Gehäuse angebracht sind, das innerhalb des Mobiltelefons, elektrisch angetrieben in jede Richtung wie das Auge eines Menschen drehbar ist und Aufnahmen sowohl von der Rückseite, als auch Vorderseite des Mobiltelefons mit nur einer Kamera ermöglicht.

Die Digitalkamera ist in einem kompakten Kugel-Gehäuse eingebaut und in eine statisch in dem Mobiltelefon eingebauten Kammer, die wie eine Kugelpfanne/Hohlsphäre bzw. Kugelschale gestaltet ist, platziert. Das Kugel-Gehäuse, dass die Kugel-Kamera bildet, ist in der Lage in nahezu beliebige Richtungen innerhalb des Mobiltelefons gesteuert schnell sich zu drehen und somit auch schnell bewegliche Ziele zu erfassen, ohne dass es erforderlich ist, das ganze Gehäuse des Mobiltelefons, indem die Digitalkamera eingebaut ist, zu bewegen. Die Erfindung findet Anwendung in Kameras aller Art, vorzugsweise ist optimal der Einsatz in Mobiltelefone aller Art, unter anderen in sogenannten Smartphones (Mobiltelefone mit PC-Eigenschaften). Das System ist in der Lage den Digitalkamera-Sensor und dessen Optik zu bewegen oder zu drehen und das gesteuert in beliebige Richtung. Nicht das Mobiltelefon wird bewegt oder gedreht, sondern lediglich die Kamera (komplett mit dem Bildsensor und seiner Optik) innerhalb des Mobiltelefons, fast wie ein menschliches Auge.

Nahezu jedes Mobiltelefon/Smartphone weist heutzutage eine eingebaute Digitalkamera auf, meistens sogar zwei. Zwei Digitalkameras sind 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 minderwertigere 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 die mit der Frontkamera gemacht sind. 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 einen sehr engen 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 elektrisch drehbar ist und kann sowohl von der Rückseite, als auch von der Vorderseite Bilder oder Videoaufnahmen machen. Somit können die Hersteller bei ähnlich bleibenden Kosten, eine hochwertige Kamera einbauen, statt zwei minderwertige.

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.

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. 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 US 5413010 beschreibt einen Elektromotor, der einen sphärischen Rotor aufweist.

Die Anmeldung US 5280225 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.

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.

Es werden Digitalkamera-Systeme für 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 Mobiltelefons zunichte machen.

Eine Art Webcam (IP-Webcam), die schon auf dem Markt sich befindet, kann sich elektrisch bewegen, wird aber über Elektromotoren und ein kleines Zahnrad-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. Das Zahnradgetriebe ist nicht ganz leise und während der Video-Aufnahme, werden diese Geräusche als Störgeräusche in einer Videodatei mitintegriert werden.

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.

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.

Wie beschrieben, es gibt genügend elektrische Antriebe für Digitalkameras (Überwachung-Kameras, IP-Webcams, etc.), aber es werden dort für den Antrieb hauptsächlich Elektromotoren und Getriebe eingesetzt. Die Antrieb-Systeme sind dort zu grob, zu langsam und es ist nahezu unmöglich oder sehr aufwändig diese optimal für den Einsatz in einem Mobiltelefon zu verkleinern.

Der in den Patentansprüchen 1 bis 53 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, vorzugsweise eine Kamera eines Mobiltelefons mit einem Antriebs-System auszustatten, dass Bewegungen der Kamera möglich macht, wobei die Kamera innerhalb des Mobiltelefons schnell und nahezu lautlos, mit dem Effekt fast wie ein menschliches Auge, sich dreht, ebenso Aufnahmen sowohl von der Rückseite, als auch von der Vorderseite des Mobiltelefons ermöglicht und somit eine zweite Kamera ersetzt.

Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 53 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung sind:

  • – die Kamera dreht sich innerhalb des Mobiltelefons (also z. B. keine Schwenkung eines Mobiltelefons/Smartphones notwendig, um ein Zielobjekt, das etwas links oder rechts beim Fotografieren liegt), somit auch 360° Aufnahmen möglich,
  • – macht recht fließende Bewegung,
  • – bringt nur wenig Zusatz-Gewicht mit,
  • – eine schnelle Änderung der Drehrichtung der Kamera möglich,
  • – optimal für Video-Überwachungs-Zwecke,
  • – schnelle Drehung des Bildsensoren + deren Optik,
  • – zuverlässige und schnelle Verfolgung eines beweglichen Objektes
  • – ersetzt die zweite Kamera in einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC Eigenschaften),
  • – sehr genau Positionierung der optischen Achse der Kamera innerhalb des Mobiltelefons.

Was die Wirtschaftlichkeit betrifft, ist die Erfindung sehr attraktiv sowohl für Mobiltelefon-Hersteller, als auch für Endkunden. Eine schnell drehende Kamera, die genauso gute Aufnahmen sowohl von der Vorderseite, als auch Hinterseite eines Mobiltelefons machen kann, eine Kamera, die mit ihrem „Blick” auch ein Ziel verfolgen kann, die trotz Bewegungen des Mobiltelefons gute klare Bilder macht, die ein bewegliches Ziel stets mittig auf dem Bild aufnimmt, die egal wie schräg man das Mobiltelefon hält, stets korrekt ausgerichtete Bilder aufnimmt, die erkennen kann, wie der Bildsensor ausgerichtet sein muss, abhängig davon ob Video- oder Bildaufnahme-Modus vom Benutzer gewählt wurde, und richtet ihn auch automatisch korrekt, wirkt sehr interessant sowohl für Hersteller, als auch für die Endkunden. Die Erfindung kommt genau zu dem passenden Zeitpunkt.

Die Kamera hier aus der Erfindung ist mit einem Antriebs-System ausgestattet, das vorzugsweise für ein Mobiltelefon optimal geeignet ist. Hier sind der Bildsensor 1 und seine optische Begleitelemente 2 in einem Kugel-Gehäuse 3 angebracht, das drehbar beweglich ist und dabei in der Lage ist, ein zu fotografierendes Ziel zu verfolgen, eine klare 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). In das Kugel-Gehäuse (praktisch die Kugel-Kamera 4) befinden sich alle Kamera-Elemente drin (also der Bildsensor, Elektronik-Bauteile, begleitende Optik-Elemente, wie z. B. Linsen, Mini-Prismas, etc.). Es ist ein kleines bewegliches Digitalkamera-System, das in einem Mobiltelefon/Smartphone 5 problemlos integrierbar ist, dass in der Lage ist, schnell die Kamera zu bewegen und innerhalb vorhandenen Parametern das Blickfeld dynamisch zu erfassen. Die Bewegung der Kamera erfolgt recht schnell, weil die Antriebswellen 6 der Elektromotoren 7 direkt die Kugel-Kamera 4 berühren und durch Friktion diese antreiben. Zudem ist die Drehung der Kamera präzise steuerbar. Die Kamera kann sich hin und her drehen oder auch rotieren, sodass Video-/Bildaufnahmen aus verschiedene Blickwinkel, sogar auch aus der Rückseite und Vorderseite des Mobiltelefons möglich sind. Die Vorrichtung kann auch in anderen Geräten eingebaut werden, wie z. B. in Flugdrohnen, Roboter, Fahrzeuge, Kameras aller Art, wie Kompakt- oder Spiegelreflex-Digital-Kameras, etc.

Die Digitalkamera aus der Erfindung hier wird innerhalb des Mobiltelefons über sehr kleine Elektromotoren oder Schrittmotoren gedreht, wobei die Drehung relativ schnell, in beliebige Richtungen erfolgt. Weil ein Zahnrad-Getriebe fehlt, ist die Drehung fast lautlos, was auch für diskrete Überwachungszwecke optimal ist. Die Digitalkamera hier wird nicht nur hin und her gedreht, sondern auch eine Zielverfolgung eines beweglichen Zielobjekts kann damit realisiert werden. Durch softwaremässig-gesteuerte Bewegung der Kamera kann eine automatische Zielverfolgung damit problemlos realisiert werden. Weil hier nicht das ganze Mobiltelefon-Gehäuse (oder ein anderes Digitalkamera Träger-Gerät) sich dreht, sondern nur das Kugel-Gehäuse, in dem der Bildsensor und seine Optik sich befinden, ist eine schnelle Schwenkung möglich. Diese schnelle Reaktion, kann problemlos auch für Bildstabilisierungs-Zwecke (wie ein Art Bildstabilisator-System) verwendet werden. Die Kugel-Kamera 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 schnelle entgegengesteuerte Schwenkbewegungen absolvieren, wodurch auch kleine Zitter-Bewegungen vom Benutzer während der Bild- oder Videoaufnahmen gut ausgeglichen wären. Das Antriebs-System kann die Kugel-Kamera auch impulsartig und mit sehr kleinen Bewegungen antreiben. Gegen-Bewegungen können gut für den Ausgleich der Zitter-Bewegungen während Video- oder Bildaufnahmen, eingesetzt werden. Die herkömmlichen Digitalkameras in hochwertigen Mobiltelefone 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 Kamera leicht hin und her wackelt und das mit dem Rhythmus der Zitterbewegungen des Kamerabenutzers. So sind in der Regel herkömmliche Bildstabilisatoren gebaut. Das Antriebs-System für die Kugel-Kamera kann sehr wohl solche Zitter-Bewegungen mehr oder weniger ausgleichen. Damit wäre ein Bildstabilisator nicht 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 Zitter-Bewegungen stattfinden, wobei das Antriebs-System durch die schnelle, kleine Schwenkung der Kugel-Kamera diese auszugleichen versucht. Dafür kann auch der Schwerkraftsensor/Lagesensor, der schon im Mobi8ltelefon eingebaut ist, miteinbezogen werden, bzw. seine Echtzeit-Daten für eine Stabilisierung verwendet werden.

Die Vorrichtung kann so konzipiert werden, dass das Antriebssystem mit einer Steuerung gekoppelt ist, die in der Lage ist, auch automatisch zu erkennen, ob der Bildsensor und seine Optik-Elemente innerhalb Mobiltelefons nach vorne oder nach hinten gerichtet werden sollte, je nachdem ob man vollständig auf eigenes Gesicht zielt oder auf ein Motiv, das auf der Rückseite des Mobiltelefons sich befindet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 16 erläutert. Es zeigen:

1 und 2 das Funktionsprinzip des Antriebs,

3 eine Variante, die eine Voll-Kardanaufhängung (3D-Achsendrehung) aufweist,

4 eine Variante mit Zwei-Achsen Aufhängung,

5 eine Variante mit in die Antriebs-Walzen integrierten Elektromotoren,

6 eine dreidimensionale Steuerung der Kugel-Kamera,

7 eine Variante, wobei die Kamera auch um die optische Achse rotierbar ist,

8 eine Variante, wobei die Kamera sich perfekt ausrichtet, egal wie schräg das Mobiltelefon gehalten wird,

9 die Laserdiode, die eine Markierung erzeugt,

10 zeigt eine Variante, die in einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC-Eigenschaften) eingebaut ist,

11 zeigt die Blitzlichtfunktion mit LED bzw. Laserdioden

12 zeigt die Zoom-Funktion des Blitzlichts

13 zeigt wie man mit nur einer Kamera 3D-Aufnahmen machen kann

14 zeigt eine Variante, die mit einem Schall-Quelle-Erfassungs0-System ausgestattet ist

15 einen gebogenen Bildsensor

16 einen elektrisch gesteuerten Bildsensor, dessen Biegungsgrad änderbar ist.

Der Bildsensor und seine optischen Begleitelemente sind vorzugsweise in einem kleinen kugelförmigen Gehäuse 3 angebracht (in diese Anmeldung wird das Gehäuse mit der Digitalkamera drin, einfach nur Kugel-Kamera 4 genannt), dass in einer Hohlsphärischen-Kammer 8 (diese wird auch Hohlsphäre genannt), das nur bisschen grösser als die Kugel-Kamera ist, angebracht ist. Die Kugel-Kamera ist praktisch wie eine Kugel eines Kugelgelenks, das in eine Kugelpfanne angebracht ist, konzipiert und so bewegt sich auch. Die Kugel-Kamera wird einfach lose und frei drehbar in der Hohlsphäre 8 platziert werden, oder sie kann über eine einfache Kardanaufhängung 9 mit der der Hohlsphäre verbunden werden, wobei in diesem Fall, die Kugel-Kamera nicht mehr die Hohlsphären-Wand 10 berührt. Die Hohlsphäre ist bei einigen Varianten statisch angebracht, also unbeweglich, nur die Kugel-Kamera drin bewegt sich. Bei anderen Ausführungen ist sowohl die Kugel-Kamera, als auch die Hohlsphäre drehbar. Vorzugsweise sind in der Hohlsphäre zwei größere Lichtfenstern 11 eingebaut: eine für die Aufnahmen aus der Rückseite 12 und das andere für die Aufnahmen aus der Vorderseite 13 des Mobiltelefons/Smartphones 5. Um das Eindringen von Staubpartikeln zu verhindern, soll die Hohlsphäre am besten hermetisch geschlossen sein. Die Lichtfenster aus durchsichtigem Material, sollen sowohl von innen als auch von außen möglichst kratzfest sein. Die Hohlsphäre kann auch komplett durchsichtig gebaut sein.

Eine solche Digitalkamera kann außer in einem I-Phone, Smartphone oder anderes Mobil-Telefon, auch in einem Tablett-PC oder Laptop eingebaut, wobei auch dort sie in dem Gehäuse drin elektrisch, durch den Antrieb 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 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-Kamera das Licht von der Umgebung bekommt.

Die Kugel-Kamera hier wird nicht manuell durch Hand-Berührung, sondern elektrisch durch Friktions-Prinzip über sehr kleine Elektromotoren/Schrittmotoren ohne zusätzliche Zahnrad-Getriebe innerhalb des Träger-Geräts gedreht oder geschwenkt werden. Ein Träger-Gerät wird hier als beliebiges Gerät definiert, dass eine Kamera aufweist. Das kann z. B. eine Kompakte-Digital-Kamera selbst sein, oder ein Smartphone/Mobiltelefon, oder auch eine Drohne, Roboter, Fahrzeug, Laptop, Tablett-PC oder ein anderes beliebiges Gerät, dass eine Kamera aufweist. Die Schwenkung, bzw. die Drehung kann in einer oder mehreren Achsen erfolgen. Weil die Kugel-Kamera in die Hohlsphäre nur drin platziert und nirgendwo sonst befestigt ist, ist sie frei drehbar. Eine Multi-Achsendrehung kann auch durch eine Kardan-Aufhängung 9 realisiert werden, falls die Kugel-Kamera die Hohlsphären-Wand nicht berühren soll. Allerdings die einfachste Variante sieht vor, dass die Kugel-Kamera, insbesondere bei solche kleinen Geräten, wie Mobiltelefone/Smartphones, in die Hohlsphäre frei beweglich lose drin steckt, wobei diese einfach über die Antriebs-Welle 6 des Elektromotors 7 oder durch Antriebs-Elemente in Form von Antriebsrollen 14, Antriebs-Walzen 15 oder Antriebskugeln 16, die in die Wand 10 der Hohlsphäre 8 integriert sind und die Kugel-Kamera tangential berühren, gedreht wird. Die Kugel-Kamera 4 kann durch zusätzliche Laufrollen oder am besten frei drehbare Laufkugeln 17 (diese erlauben eine freie Bewegung in jede Richtung), die verteilt in die Hohlsphären-Wand eingebaut/eingesenkt sind, unterstützt werden, muss aber nicht unbedingt, weil die Abmessungen und das Gewicht der Kugel-Kamera kaum Probleme bei Drehung bereiten. Sie berührt die Wände der Hohlsphäre, allerdings ist ihr Gewicht sehr klein und dadurch entsteht kaum Reibung, wenn sie hin und her durch Antriebswellen, Antriebsrollen, Antriebs-Zylinder oder Antriebskugeln gedreht wird. Das Material, aus dem die Kugel-Kamera-Gehäuse und die Kugelpfanne/Hohlsphäre bestehen, soll kratzfest sein (zumindest die Flächen-Beschichtungen, die auf einander reiben werden). Der Stromsignal-Transfer zu dem Bildsensor erfolgt durch eine flexible Leitung 18 oder durch kleine Induktions-Spulen auch berührungslos. Eine Steuerung 19, die mit den Elektromotoren gekoppelt ist, koordiniert die Stromsignale und kann für jede Drehrichtung der Kugel-Kamera, die dementsprechende Elektromotoren ansteuern. Die Digitalkamera kann zwar auch andere Formen haben (z. B. wie ein Ei, oval förmig), allerdings die Form einer Kugel ist am besten dafür geeignet, weil diese die größte Bewegungsfreiheit hat (1 und 2).

Diese Variante hat den Vorteil, dass die Bewegung der Kugel-Kamera sehr präzise erfolgt. Allerdings ist diese Bewegung nicht so schnell, wie bei einem Elektromagnet-Direktantrieb. Trotzdem ist diese Methode nicht nur für die Bewegung der Kugel-Kamera in jede Richtung, sondern auch als Bildstabilisator gut geeignet. Durch die schnelle impulsartige Steuerung der Elektromotoren, kann eine Zitterbewegung der Kugel-Kamera ausgeführt werden, die entgegen der Zitterbewegungen des Benutzers wirkt und somit diese weitgehend mindert oder sogar vollständig ausgleicht. Jedenfalls entstehen dabei fast wackelfreie Bilder oder Videos. Zudem, der Wirkungsradius bzw. die Amplitude der Schwenkungen der Kugel-Kamera bei dieser Methode weitgehend grösser, als die der herkömmlichen Bildstabilisatoren ist, sodass auch versehentliche größere Schwenkungen von dem Benutzer ausgeglichen werden können.

Die Elektromotoren oder Schrittmotoren 7 müssen nicht als separate Einheiten ausgeführt werden. Sie können direkt in die Antriebsrollen oder in die kleinen Antriebs-Walzen oder Antriebs-Kugeln integriert werden. In dem Fall wäre die Achse der Elektromotoren/Schrittmotoren starr, wobei das Elektromotor-/Schrittmotor-Gehäuse drehbar wäre, was dessen Oberfläche die Kontakt-Oberfläche der Antriebsrollen oder die kleinen Antriebs-Walzen oder Antriebs-Kugeln bildet, die den Drehmoment aus der drehenden Walzen (oder Antriebsrollen/Kugeln) durch Friktion auf die Kugel-Kamera überträgt. In dem Fall ist die Stromleitung für den Elektromotor nicht über dem Gehäuse des Elektromotors oder Schrittmotors mit dem Rotor und/oder dem Stator gekoppelt, sondern über seine Achse. Diese elektrische Verbindung erfolgt ähnlich sind wie auch bei bekannten Decken-Ventilatoren. Bei denen dreht sich auch der Elektromotor selbst, während dessen Achse starr bleibt und mit der Decke fest verbunden ist. Auch dort erfolgt die Stromzufuhr über die Achse des Elektromotors. Ähnlich wie bei Decken-Ventilatoren, praktisch ist hier der Elektromotor oder der Schrittmotor selbst die Antriebsrolle/Walze (5).

Die Strom bzw. Signalleitung für die Kamera besteht aus einem flexiblen dünnen Kabel, das z. B. verdrillt ist oder spiralförmig gebaut ist. Es soll lange genug sein, sodass die Bewegungsfreiheit der Kamera ohne Einschränkung bis zu bestimmte Limits gewährleistet wird. Das Kabel kann seitlich oder von unten in die Hohlsphäre eingeführt werden und dann mit der Kugel-Kamera gekoppelt werden. Die Überlänge soll in Form einer dehnbaren Spirale in dem kleinen Spalt zwischen der Hohlsphären-Wand und der Kugel-Kamera verstaucht werden. Wenn das Kabel seitlich eingeführt wird, dann soll die waagerechte Drehachse für die komplette Kamera-Drehung nach hinten oder nach vorne, verwendet werden. Wenn das Kabel von unten oder oben eingeführt wird, dann soll die senkrechte Achse für die komplette Drehung dienen. Somit wird verhindert, dass bei eine Drehung der Kugel-Kamera von vorne nach Hinten oder umgekehrt, das Kabel sich verfängt oder Knoten bildet.

Am einfachsten ist die Variante mit zwei oder maximal drei Elektromotoren konzipiert, bei der die Antriebswellen etwas länger gebaut sind und mit einer Gummi-Beschichtung versehen sind (6). Die Drehachsen der Elektromotoren sind rechtwinklig zueinander angeordnet, in die Hohlsphären-Wand eingebaut, tangential auf die Kugel-Kamera berührend und durch die rechtwinklige Anordnung, optimal für eine dreidimensionale Drehung der Kugel-Kamera konzipiert. Auch wenn die Elektromotoren 7 extrem klein sind, es ist kein Zahnrad-Getriebe dafür notwendig, weil die Antriebswelle 6 viel kleineren Durchmesser hat, als die Kugel-Kamera 4 und somit wird die Drehung untersetzt aber dafür kraftvoll sein. Die Antriebswellen sollen an der Berührungs-Stelle mit je einer Gummi-Beschichtung 20 oder andere Verkleidung (z. B. Keramik oder Kunststoff) ausgestattet werden. Die Antriebswellen bilden dadurch die Antriebswalzen oder Antriebsrollen und sind in die Hohlsphären-Wand aus der Perspektive der Kugel-Kamera weitgehend versenkt. Nur ein kleiner Teil ragt sich herein in die Hohlsphäre und berührt tangential die Kugel-Kamera. Die Elektromotoren 7 sind komplett oder zumindest Großteils außerhalb der Hohlsphäre platziert. Die Elektromotoren können zwar fest eingebaut werden, sollen aber besser an einem Ende über einem Gelenk befestigt werden, sodass die Antriebswelle schwenkbar wäre. Je nachdem welche der Antriebswellen angetrieben wird, wird diese durch jeweils einen Elektromagneten 21, die ebenso in die Hohlsphärenwand oder außerhalb eingebaut sind und einem Dauermagneten 39, der mit dem Elektromotor oder seine Antriebswelle gekoppelt ist, eine leichte Anpresskraft der Antriebwelle auf die Kugel-Kamera ausüben und bei Drehung, diese zum Mitdrehen zwingen. Die anderen Elektromotor-Antriebswellen, die zu dem Zeitpunkt passiv sind, werden entweder komplett in die Hohlsphärenwand 10 versenkt, sodass diese die Kugel-Kamera nicht mehr berühren, oder werden frei drehbar dort gelassen, um möglichst die Bewegung der Kugel-Kamera nicht zu blockieren. Die Elektromagneten 21 fahren oder schwenken die Antriebswellen 6 hinein zu der Kugel-Kamera, bei Aktivierung. Über je einem Hebel 40, der an einem Gelenk 41 befestigt ist und je einem Dauermagnet 39 sind die Elektromotoren schwenkbar. Die Stromrichtung ist so gewählt, dass sobald der Elektromagnet eingeschaltet wird, er einen gleichen Magnetpol in Richtung des Dauermagneten gerichtet, erzeugt und somit eine Abstoßkraft generiert. Eine Federkraft (z. B. durch eine Rückstell-Feder 22) sorgt für eine Rückstellung, wenn der Elektromagnet und die Antriebswelle nicht aktiv sind. Allerdings ist eine Rückstellfeder nicht unbedingt notwendig, weil durch eine Umpolung des Elektromagnets statt Abstoßkräfte, Anziehungskräfte auf dem Dauermagnet erzeugt werden und somit die Antriebswellen nach außen angezogen können werden. Einmal angezogen, bleibt der Dauermagnet an dem Eisenkern des Elektromagnets haften, bis er wieder erneut eingeschaltet wird und mit der Stromrichtung, die einen gleichem Magnetpol erzeugt, wie der Dauermagnet. Sowohl der dazugehöriger Elektromagnet, als auch der Elektromotor/Schrittmotor können an die gleichen Stromleitung parallel oder in Serie angeschlossen oder auch separat angesteuert werden. Die Bewegung der Kugel-Kamera erfolgt durch Friktion, also Reibungskraft über die Oberfläche der Antriebswelle, Antriebswalze, -Rolle oder -Kugel, die über Elektromotoren/Schrittmotoren angetrieben werden. Sobald die Antriebswalze (oder die Antriebswelle mit der zylindrischen Verkleidung) die Kugelkamera tangential berührt und sie sich zu drehen beginnt, wird die Kugel-Kamera mitgedreht (natürlich in die entgegengesetzte Richtung, verglichen mit der Antriebswelle). Die Drehung dauert solange, bis eine Steuerung 19 den Stromfluss unterbricht oder abschwächt. Die Drehgeschwindigkeit ist dadurch ebenso regelbar. Wird eine Drehung der Kugel-Kamera in die anderen Richtung angestrebt, wird einfach der Stromfluss in dem Elektromotor umgekehrt. Wenn die Kugel-Kamera z. B. nach unten oder nach oben gedreht/geschwenkt werden soll, dann wird die senkrecht angeordnete Antriebswelle abgeschaltet und dadurch automatisch aus der Kugel-Kamera durch die Rückstellfeder entfernt, bzw. in die Hohlsphärenwand vollständig versenkt. Sofort aber schaltet sich die zweite Antriebswelle/Antriebswalze, die waagerecht angeordnet ist und die an die Kugel-Kamera durch den zweiten Elektromagneten hereingefahren wird. Sobald sie die Kugel-Kamera ebenso tangential berührt, dreht sich die Antriebswelle in die von der Steuerung angegebene Richtung und treibt somit die Kugel-Kamera an. Dadurch wird die Kugel-Kamera nach unten oder oben geschwenkt, oder eine komplette Drehung nach hinten absolviert.

Je nachdem welche der Antriebswellen, Walzen, Rollen oder Kugeln aktiv ist, wird auch die Drehrichtung der Kugel-Kamera bestimmt. Wenn das Mobiltelefon senkrecht gehalten wird und eine Schwenkung der Kugel-Kamera nach unten gewünscht wird, wird die Welle, Walze, Rolle oder Kugel in der Position des Mobiltelefons mit der waagerecht angeordneten Drehachse angetrieben und die Kugel-Kamera dreht sich dann nach unten. Wird eine Drehung um die optischen Achse angestrebt, dann wird der Elektromotor/Schrittmotor mit der waagerecht angeordneten Drehachse, die aber parallel zu der optischen Achse ist, die Kamera antreiben und dadurch die Kugel-Kamera um die optischen Achse drehen. Selbstverständlich dass auch Kombinationen zwischen waagerechte und senkrechte Drehungen sind dabei möglich. Durch Wechselhafte Aktivierung der senkrechten und waagerechten Antriebs-Walzen ist jede Positionierung der Kugel-Kamera möglich. Hält man das Mobiltelefon schräg und möchte aber eine perfekte senkrechte Aufnahme machen, dann wird die Antriebswelle, -Rolle oder -Kugel aktiv, mit der parallel zu der optischen Achse der Kugel-Kamera, Drehachsen-Anordnung, aktiviert. Die optische Achse wird hier so definiert: sie ist die optische Achse der Kugel-Kamera die sich in eine Standardposition sich befindet, die wie bei herkömmlichen Mobiltelefone mit starren Kameras ist (7). Eine parallele Anordnung einer Antriebswelle mit dieser Achse bewirkt dass die Kugel-Kamera sich um die optische Achse dreht. Sinnvoll ist eine elektrische Kopplung über eine elektronische Steuerung natürlich, mit dem Lagesensor des Mobiltelefons, weil dann durch Feedback der Signale aus der Lagensensor, eine perfekte vollautomatische Ausrichtung der Kamera erfolgt. Die Steuerung kann so konzipiert werden, dass anhand der Lagesensor-Datensignale und der gewählten Aufnahme-Modus, automatisch die Kamera sich so ausrichtet, dass bei Videoaufnahme-Modus stets perfekt waagerecht ausgerichtete Aufnahmen erfolgen, während bei Foto-Aufnahmen, eine senkrechte Ausrichtung der Kamera erfolgt und das unabhängig wie der Benutzer die Kamera hält (egal ob schräg seitlich, oder nach vorne oder nach hinten – es werden stets perfekte Aufnahmen erzeugt).

Durch eine Software (hauptsächlich über die des Mobiltelefons) unterstützt, kann das zu fotografierende Ziel dadurch schnell erfasst und verfolgt werden, auch wenn es sich relativ schnell bewegt, wobei es stets nahezu mittig auf dem Videoaufnahme Bilder bleibt, auch bei Einzel-Bildaufnahmen. Bei Videokonferenzen, kann eine sogenannte Face Tracking damit leicht realisiert werden, weil die Kugel-Kamera 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-Kamera mehr oder weniger kompensiert, bis das Ende des gesamten Blickfeldbereichs erreicht ist. Das sieht ähnlich aus, 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 fast immer mittig auf dem Bild oder Videoaufnahme zu sehen, solange er innerhalb dem Blickfeld-Radius sich befindet. Die Bilder wären fast wackelfrei, egal wie heftig das Mobiltelefon hin und her geschwenkt wird. In einem Mobiltelefon (Smartphone, z. B. I-Phone) eingebaut, wird an der Stelle, wo die Kugel-Kamera sich befindet, eine durchgehende Bohrung eingebaut werden müssen, in der die Hohlsphäre und die Kugel-Kamera platziert sind, wobei ein Blickfeld nach hinten und nach vorne möglich ist. Die Hohlsphäre, die in Form einer Kugelschale gebaut ist, kann komplett durchsichtig sein, oder mit zwei Lichtfenstern ausgestattet werden. Auch nur ein Lichtfenster würde reichen, allerdings in dem Fall auch die Hohlsphäre müsste rotierbar/beweglich sein. Diese kann ebenso mit Hilfe von Antriebs-Walzen, Rollen oder einfach durch einen Elektromagneten gedreht werden. Für die Drehung der Hohlsphäre wären lediglich zwei Positionen notwendig: Normal für Aufnahmen nach vorne und um 180° gedreht für Aufnahmen nach hinten, somit auch die Anzahl Elektromotoren auf nur auf einen reduzierbar.

Die Drehung der Kugel-Kamera kann nahezu lautlos erfolgen, wenn die Antriebswalzen, Rollen oder Kugeln direkt mit den Elektromotoren oder Schrittmotoren gekoppelt sind, also ohne zwischen Getriebe. Ein Elektromotor kann ja ein leichtes Geräusch erzeugen, aber bei niedrigere Drehzahl und kurze Aktivität ist das zu vernachlässigen. Die Verwendung von Schrittmotoren ist ebenso sinnvoll, wenn man eine genaue Positionierung der Kugelkamera sich wünscht. Man muss allerdings bedenken, dass die Schrittmotoren nur bestimmte Positionen während einer Drehung einnehmen können, aber dadurch, dass die Drehung auf der Kugel-Kamera untersetzt erfolgt (der Durchmesser der Antriebswelle, Walze oder Rolle ist ja deutlich kleiner als der Durchmesser der Kugel-Kamera), sind die Schritte sehr fein. Weil die Schrittmotoren anders gesteuert werden, als die normale Elektromotoren, ist eine dementsprechende Steuerung für den Schrittmotor notwendig, was aber leicht mit heutiger Halbleiter-Technik auch in Mikro-Dimensionen ausführbar ist.

Die Variante, die in der 3 dargestellt ist, weist eine Voll-Kardanaufhängung 9 auf, in die die Kugel-Kamera eingebaut ist. Die Achsen der Kardanaufhängung sind mit je einem Elektromotor oder Schrittmotor 7 ausgestattet und können die Kugel-Kamera 4 in jede Richtung drehen. Am besten verwendet man dafür Scheiben-Elektromotoren, weil die sehr flach sind und nur wenig Platz einnehmen. Für die Dritte Drehachse ist nicht unbedingt noch ein Kardan-Arm notwendig. Die Dritte Drehachse kann die Hohlsphäre selbst sein, die hier drehbar in nur einer Achse eingebaut ist (in konkreten Fall, sie wäre um die optische Achse drehbar). Die Strom- und/oder die Signal-Leitung für die Kugel-Kamera muss nicht unbedingt als Kabel, das unten oder seitlich in den Spalt zwischen der Kugel-Kamera und der Hohlsphäre platziert sein, sondern diese kann über die Kardan-Aufhängungs-Arme erfolgen. Auch eine feine Bohrung in die Kardanaufhängungs-Teile kann dazu dienen, die elektrische Leitung/das Kabel dort einzuführen und bis zu der Kugel-Kamera zu leiten.

Für normale Anwendungen würde auch eine vereinfachte Kardanaufhängung 23 mit nur zwei Drehachsen 24 ausreichen (4). Diese Aufhängung wäre sehr einfach konzipiert und hätte lediglich die Gestalt eines Bogen-Teils 25 in Form eines Viertelkreises, der an jedem Ende mit einem Elektromotor oder Schrittmotor ausgestattet wäre. Die Verwendung von Schrittmotoren in Kardanaufhängungs-Variante wird bevorzugt, weil dadurch die Bewegung sehr präzise steuerbar ist und kein Trägheitseffekt oder Nachlauf nachdem Abschalten zu erwarten ist. Allerdings sollten die Schrittmotoren möglichst kleine Schritte ausführen können.

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 4 kann in schnelle Zitterbewegungen durch Elektromotoren/Schrittmotoren 7 versetzt werden (einfach durch kurze Impulsteuerung, die hin und her Bewegungen verursachen) 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 Elektromotoren/Schrittmotoren 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.

Die Kugel-Kamera wird mit Hilfe von Elektromotoren in beliebige Richtungen, ähnlich wie ein Rotor in einem Elektromotor, gedreht werden. Natürlich findet hier keine über 360° Drehung statt, die kontinuierlich anhält, wie bei einem Elektromotor, sondern vielmehr sind diese Schwenk-/Drehbewegungen. Im Gegensatz aber zu einem Elektromotor, sind die Bewegungen der Kugel-Kamera nicht nur in einer Achse, sondern in beliebige Richtungen.

Weil die Kamera auch um die optischen Achse 26 sich drehen kann, ist das Fotografieren bzw. Erzeugung von perfekten Bildern auch bei Schräghaltung des Mobiltelefons 5 möglich. Durch eine gesteuerte Drehung der Kamera in Zusammenspiel mit dem Schwerkraftsensor/Lagesensor 27 des Mobiltelefons/Smartphones, wäre das aufgenommene Bild stets perfekt gerade ausgerichtet, egal wie schräg man das Mobiltelefon hält (8). Der Lagesensor 27, der fast in jedem Mobiltelefon heutzutage eingebaut ist, gibt der Steuerung 19 die Informationen, wie das Mobiltelefon 5 steht und somit kann leicht über die elektronische Steuerung, die Korrekturen ausführen und eine Drehung der Kugel-Kamera in der richtigen Stellung veranlasst werden. Über eine Steuereinheit und natürlich Software-Unterstützung des Mobiltelefons kann für Videoaufnahmen der Digitalkamera-Bildsensor bzw. die Kugel-Kamera automatisch so gedreht bzw. ausgerichtet werden, dass Breitbild-Aufnahmen erfolgen. Bei Einzelbildaufnahme kann, wenn gewünscht oder wenn das auf Automatik-Modus eingestellt wird, eine perfekte vertikale Ausrichtung der Fotoaufnahmen erfolgen, was durch die 90° Drehung der Kugel-Kamera auf der optischen Achse, verglichen mit der Position für Videoaufnahmen, möglich ist. Durch die automatische Steuerung, wird die Kamera automatisch für Einzelbildaufnahmen auf vertikal-Position angeordnet und bei Videoaufnahmen, um 90° gedreht, für Breit-Modus-Videoaufnahmen. Somit gehören die Fehler, die man z. B. bei Videoaufnahmen macht, wobei das Handy/Mobiltelefon senkrecht steht, der Vergangenheit an. Senkrechte Videoaufnahmen sind auch wegen der schwarzen Balken, die bei Bildwiedergabe an einem TV-Gerät entstehen, nicht gewünscht. Das Videobild erscheint kleiner und die schwarzen Balken nehmen fast die Hälfte oder mehr der Bildfläche weg.

Die Lichtfenster der Hohlsphäre sollen die gleiche Biegungsgrad, wie die Hohlsphäre haben, bzw. teilkugelförmig gebogen sein und konzentrisch zu der Kugel-Kamera angeordnet mit dem Mittelpunkt an gleicher Stelle. Auf diese Weise entstehen keine unberechenbaren Bildverzerrungen, wenn das Licht von außen über das Lichtfenster, in die die Kamera-Linsen eindringt und auf dem Bildsensor einfällt.

Mit der Kugel-Kamera kann sowohl die Beleuchtung/Blitzlicht, als auch als eine Art Markierer eine Laserdiode 28 (oder mehrere) gekoppelt werden, die einen Punkt in der Mitte des Bildmotivs kurzzeitig abgibt. Die Laserdiode für die Markierung ist praktisch, weil sie dann dem Benutzer stets zeigen würde, wo die Kamera „hinschaut”. Auch eine IR-Laserdiode 29 wäre dafür geeignet, obwohl deren Strahl man mit dem Auge nicht wahrnehmen kann, aber der Kamera-Sensor den registrieren kann und der IR-Strahl auf dem Bildschirm sichtbar darstellbar wäre. Der Laser-Markierungsstrahl kann Punktförmig sein, oder auch andere Formen haben, wie z. B. ein dünner Ring, oder Quadrat (9).

Die 10 zeigt eine Variante, die in einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC-Eigenschaften) eingebaut ist. Die Mobiltelefon-Kamera (z. B. I-Phone- oder Smartphone-Kamera), ist so eingebaut, dass sie innen drin drehbar ist und sowohl für Rückaufnahmen als auch für Frontaufnahmen geeignet ist. Weil die Kamera nur von innen sich bewegt, sieht das Mobiltelefon auch ästhetisch sehr gut aus. Die Kamera ist auch hier in Form einer Kugel in eine Hohlsphäre 8 eingebaut, ähnlich wie das menschliche Auge in einem Hohlraum platziert, der zumindest in einem Bereich durchsichtig ist und die Kamera durch einen Elektromotoren 7 drehbar ist. Die Drehung erfolgt in einer oder mehreren Achsen 24. Multi-Achsendrehung kann auch hier durch loses Platzieren in die Hohlsphäre und den Einbau von mehrere Elektromotoren, deren Antriebswellen 6 die Kugel-Kamera 4 tangential berühren, realisiert werden. Die Stromsignalabnahme erfolgt durch eine flexible Leitung oder durch kleine Elektromagneten auch berührungslos.

Auch die Beleuchtungselemente, egal ob diese im sichtbaren Licht Spektren oder im Infrarot Bereich liegen, können in die Kugel-Kamera integriert werden und mit den Bildsensoren und seine Optik mitbewegt. Das ermöglicht eine optimale Beleuchtung, dass die Bewegung der Bildsensoren verfolgt. Ein Blitzlicht, in dem Fall wegen der kleinen Größe der Kugel-Kamera, vorzugsweise sollen eine oder mehrere Leuchtdioden 30 oder Laserdioden 31, die direkt in die Kugel-Kamera eingebaut sind, dafür verwendet werden (11 oder 12). Bei der Verwendung von Laserdioden, weil diese monochromatisches Licht abgeben, sollen mindestens drei Laserdioden verwendet werden, die jeweils in einer der Lichtgrundfarben (rot, grün, blau) einen Laserstrahl abgeben. Die Kombination der drei Lichtfarben, gibt ein gemeinsames Lichtstrahl, das annähernd wie weißes Licht erscheint. Die Leuchtdioden oder die Laserdioden können rund um das optische Fenster der Kugel-Kamera eingebaut werden, praktisch um den Linsenbereich. Für Nachtaufnahmen kann zusätzlich auch eine IR-Laserdiode eingebaut werden. Die Laserdioden können auch mit jeweils einer Linse 32 oder Linsen-System ausgestattet werden, dass eine Licht-Fokussierung auf ein Bildmotiv während Aufnahme ermöglicht. Die Linse oder das Linsen-System müsste dann in der optischen Achse leicht beweglich sein. Dadurch wären auch weit entfernte Ziele bei Nacht gut zu fotografieren. Z. B. bei Aufnahme von einem Bildmotiv, sagen wir einen Glockenturm, das 100 m weit liegt, wird das Laserlicht vorwiegend nur auf dem Glockenturm fokussiert und nur der wird beleuchtet. Das sind ein paar dutzende Quadratmeter, die mit Laserlicht richtig gut beleuchtet werden können, der Rest bleibt im Dunkeln. Selbstverständlich, dass das beleuchtetes Bildmotiv in dem Fall kleiner ist, als das Gesamtbild, aber dafür ist er sehr gut beleuchtet und klar auf dem Bild sichtbar, während die Umgebung im Dunkeln bleibt. In Verbindung mit Zoom-Funktion der Digital-Kamera kann diese Art Beleuchtung sehr gute Ergebnisse erzielen (11). Die Linse ist mit einem Dauermagnetring 44 ausgestattet (oder einfach mit einem Ring, der ferromagnetische Eigenschaften aufweist), der von einem Elektromagneten oder einer Elektromagnetspule 43, die fest eingebaut ist (also nicht beweglich) in der optischen Achse hin und her bewegt wird. Durch die Magnetfeldwechselwirkung zwischen der Elektromagnetspule und der Dauermagnetring, der praktisch den Rand der Linse darstellt, kann die Linse hin und her bewegt werden. Dadurch wird die Linse ein bisschen von der Laserdiode entfernt oder auch näher gebracht, was eine stärkere oder mindere Fokussierung des Laserstrahls bewirkt. Der Strahl wird dadurch beeinflusst. Die Linse wird durch eine kleine Membrane 42 mit der Laserdiode oder Leuchtdiode fixiert. Die Membrane ist aus einem flexiblen Material gebaut und weist konzentrische Falten auf, die eine Ausdehnung erlauben. Dadurch wird nicht verhindert, dass die Linse in der optischen Achse leicht hin und her bewegt. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei einer Lautsprechermembran (auch dort ist die Membrane mit konzentrisch angeordneten Falten ausgestattet), nur das hier mittig die Linse eingebaut ist und statt dem Dauermagneten, die Laserdiode hinter der Linse platziert ist. Die Membrane kann durchsichtig sein oder auch nicht, das ist dem Hersteller überlassen. Das ganze Licht-Fokus-System und Antriebssystem für die Linse ist extrem einfach, absolut wartungsfrei gebaut und funktioniert sehr zuverlässig. Es bringt auch kaum Zusatzgewicht mit und die Abmessungen sind beliebig klein machbar, auch im mm Bereich für ein Mobiltelefon. Zu lange sollte die Beleuchtung aber nicht leuchten, weil dann die Kugel-Kamera dadurch stärker erwärmt oder überhitzt werden kann.

Der Antrieb für die Kamera von einem Smartphone (allgemein Mobiltelefone), kann so konzipiert werden, dass sie stufenweise oder komplett von vorne nach hinten elektrisch gesteuert gedreht werden kann und das nahezu Geräuschlos und recht schnell. Auch gute Panoramabilder oder 360° Bilder/Videos wären mit dieser Vorrichtung leicht realisierbar. Die horizontale Schwenkung der Kamera wäre genauso schnell wie der Vertikale. Die Kugel-Kamera ist ja drin beweglich (egal ob auf eine Kardanaufhängung oder nicht) und kann somit in beliebige Richtung geschwenkt werden.

Mit dementsprechenden Software oder App (Anwendung, Software Applikation) kann man schnelle Bilder von unterschiedlichen Perspektiven machen. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Kugel-Kamera bewegt, kann niedrig, aber auch recht hoch sein. Damit ist auch die Verfolgung der schnell bewegenden Ziele erreichbar. Auch die Bremsung der Kugel-Kamera erfolgt recht schnell (kann automatisch durch Auslöse-Knopf eingeleitet werden), sodass kristallklare Einzelbild-Aufnahmen möglich sind. Für eine 3D-Bilderfassung sind zwei solche Kameras und Systeme notwendig, die am besten in einem Abstand von aneinander gebaut sind (12). Die Drehung kann von einer einzigen Steuerung erfolgen und sollte natürlich synchron verlaufen, insbesondere bei 3D Videoaufnahmen. Über eine App sollte der Antrieb auch für andere Funktionen gesteuert werden, wie z. B. Face-Tracking, Überwachung, Bildstabilisation etc.

Diese Kamera kann auch dort „hinschauen”, woher eine Stimme oder Sound kommt. Die 13 zeigt eine Variante, die mit einem Schall-Quelle-Erfassungs-System ausgestattet ist. Hier wird ein Richtmikrofon oder ein Stereo-Mikrofon benutzt, um die Schall-Quelle zu lokalisieren. Sobald das geschehen ist, wird über eine Steuerung, das Antriebs-System so gesteuert, dass die Kamera direkt dort gerichtet, wo auch die Schallquelle sich befindet (die Kamera „schaut in Richtung der Schallquelle an”). Das wäre praktisch, wenn man Videos aufnimmt und die aufgenommene Person auch spricht. Die Kamera würde in dem Fall die Schallquelle automatisch verfolgen.

Die Verfolgung von schnellen Objekten kann durch die Software des Mobiltelefons unterstützt werden. Auf dem Bildschirm des Mobiltelefons kann man per Finger-Touch ein Objekt markieren und das würde dann die Kamera automatisch stets verfolgen, egal wie es sich bewegt oder wie das Mobiltelefon gehalten wird. Allerdings die Hauptaufgabe erledigt das Antriebs-System, das die schnelle Drehung des Bildsensors bzw. der Kugel-Kamera ermöglicht.

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 gebaut werden (gebogener Bildsensor 33), um die Retina des menschlichen Auges besser nachzuahmen. In dem Fall wären auch kaum mehr Verzerrungen des Bildmotivs wahrnehmbar (14).

Auch ein flexibler Bildsensor, der bei Bedarf elektrisch gesteuert sich leicht biegen kann, ist interessant für ein Smartphone. Für das Herstellungs-Verfahren von solche Bildsensoren kann eine kuppen förmige Mikro-Matte aus Plastik, die mit einem Memory-Effekt versehen ist, sehr gut verwendet werden. Auch kreisförmige elektroaktive Polymere 34, die mit einem festen Ring 35 umringt sind, können mit dem Bildsensor integriert werden und ihn dadurch elektrisch gesteuert biegen. Die Polymer-Fläche wird unter geänderte Spannung ihre Größe verändern, wobei der feste Ring am Rand keine Durchmesser-Änderungen erlaubt. Dadurch wird eine Wölbung 36 bzw. Kuppe nach innen entstehen, dessen Biegungsgrad, bzw. Form elektrisch änderbar ist (15). Selbstverständlich ist das Polymer 34 von dem elastischen Bildsensor 37 durch eine Isolationsschicht 38 elektrisch entkoppelt, um keine Störungen auf dem Bildsensor zu verursachen. Diese Methode mit dem biegbaren Bildsensor bringt einige Vorteile mit sich, auch im Bezug auf Autofokus-Einstellungen. Die Einstellungen erfolgen viel schneller und sind weitgehend präzise.

Alle diese Varianten von der Erfindung können auch in andere Kamera-Träger-Geräte eingebaut werden, wie z. B. Flug-Drohnen, Fahrzeuge, Roboter, Laptops, Tablett-PC-s, Webcams, etc. Insbesondere für die Flugdrohnen wäre diese interessant. Die Erfindung kann dort nicht nur für beliebige Aufnahmen aus verschiedenen Drehpositionen, sondern auch als Stabilisator verwendet werden. Die Vorteile gegenüber herkömmlicher Techniken liegen an die schnelle und nahezu lautlose Drehung der Kugel-Kamera in die richtige Position. Durch das Fehlen von Zahnradgetriebe ist die Drehung weitgehend flüssiger, als herkömmliche Methoden.

Bezugszeichenliste

1
Bildsensor
2
optische Begleitelemente
3
Kugel-Gehäuse
4
Kugel-Kamera
5
Mobiltelefon/Smartphone
6
Antriebswelle
7
Elektromotor, Schrittmotor
8
Hohlsphäre, Hohlsphärische-Kammer
9
Kardanaufhängung
10
Hohlsphären-Wand
11
Lichtfenster
12
Rückseite des Mobiltelefons/Smartphones
13
Vorderseite des Mobiltelefons/Smartphones
14
Antriebsrolle
15
Antriebs-Walze
16
Antriebskugel
17
Laufkugel
18
flexible Leitung
19
Steuerung
20
Gummi-Beschichtung
21
Elektromagnet
22
Rückstell-Feder
23
Kardanaufhängung mit nur zwei Drehachsen
24
Drehachsen
25
Bogen-Teils
26
optische Achse
27
Schwerkraftsensor/Lagesensor
28
Laserdiode für die Markierung
29
IR-Laserdiode
30
Leuchtdioden
31
Laserdioden
32
Laserdioden-Linse
33
gebogener Bildsensor
34
elektroaktive Polymer Fläche
35
Ring für das Polymer
36
Wölbung, Kuppe
37
elastischer Bildsensor
38
Isolationsschicht 38
39
Dauermagnet
40
Hebel
41
Gelenk für den Elektromotor/Schrittmotor
42
Fixierungs-Membran für die Linse
43
Elektromagnet-Spule
44
Ferromagnet/Dauermagnet-Ring für die Linse
45
Linse für die Beleuchtungsmittel

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

  • GB 2439346 [0007]
  • JP 080272446 [0008]