Title:
Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende / schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung ist Energie- und Signal-System für eine Digitalkamera beliebiger Art, die nicht starr, sondern drehend in einem Gerät eingebaut ist. Vorzugsweise ist die Erfindung für eine Mobiltelefon- oder Drohnen-Digitalkamera optimal geeignet. Das System ermöglicht eine drahtlose optimale Strom-Übertragung von der statischen Elementen der Kamera-Träger und der Kamera selbst. Auch ein Signal-Transfer, der die Bildsensor-Daten und die Steuer-Signale überträgt, findet auf diese Weise statt. Es sind zwei Methoden vorgesehen: eine ist die Induktions-Methode, die andere läuft über Solarzellen, Lichtquellen und Lichtsensoren.





Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102017000775A
Publication Date:
10/19/2017
Filing Date:
01/27/2017
Assignee:
Merlaku, Kastriot, 80995 (DE)
International Classes:
G03B17/00; G03B5/00; G03B7/26; H02J50/10; H02J50/30; H04N5/225
Domestic Patent References:
DE102015105610B3N/A2016-03-31
DE10344144C5N/A2016-03-24
DE102011056614A1N/A2013-06-20
DE19904861A1N/A2000-08-24
Foreign References:
67349142004-05-11
59461271999-08-31
WO1999031829A11999-06-24
EP03021081993-03-10
EP03850791990-09-05
52626301993-11-16
EP10226002000-07-26
Claims:
1. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
dadurch gekennzeichnet,
dass es aus drahtlose Strom- und Signal-Übertragungs-Modulen, die eine drahtlose Energie- und Signal-Transfer per Elektromagnetfeld-Induktions-Methode ermöglichen, die in die rotierbaren/schwenkbaren Kamera und in eine Hohlsphären-Gehäuse in der die Kamera sich drehen kann,
eingebaut sind,
besteht.

2. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
dadurch gekennzeichnet,
– einer Induktions-Aussen-Spule, die außerhalb der rotierenden/schwenkbaren Kamera statisch eingebaut ist und mit einem Wechselstrom- oder Pulsstrom versorgt wird,
– eine weitere Induktions-Spule, die in die rotierende/schwenkbare Kamera eingebaut ist, die vorzugsweise in Schwingresonanz mit der Frequenz der Induktions-Spule außerhalb steht, die als Stromquelle für die rotierende Kamera dient, die mit den Kamera-Elementen gekoppelt ist,
– einen Stromsignalgenerator, der mit der Induktions-Außen-Spule gekoppelt ist,

3. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein elektronischer Stromstabilisator/Stromgleichrichter in die Kamera eingebaut ist.

4. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach Patentanspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gleiche Strominduktions-Spulen auch für einen Strom-Signal-Transfer der Bildsensor-Daten und/oder deren Steuersignale verwendet wird.

5. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach Patentanspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strom-Signale eine andere Frequenz, vorzugsweise eine höhere Schwing-Frequenz als die für den Strom-Versorgungs-Transfer aufweisen.

6. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der Patentansprüche 2, 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere Induktionsspule eingebaut ist, die für einen drahtlosen Strom-Signal-Transfer zwischen der rotierenden/schwenkbaren Kamera und der Hohlsphären-Gehäuse konzipiert ist.

7. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
dadurch gekennzeichnet,
dass es aus mindestens
– einer Solarzelle, die auf die Außenwand der rotierenden/schwenkbaren Kamera eingebaut ist, die mit der Elektronik-Elemente der Kamera gekoppelt ist und als Energie-Quelle dient,
– eine oder mehrere Lichtquellen, vorzugsweise LED-s oder Laserdioden, die in die Innenwand der Hohlsphären-Gehäuse eingebaut sind, in der die drehende Kamera platziert ist,
– je einem Lichtsignal-Sende- und Empfangs-Modul, die sowohl in die Kamera als auch in die Hohlsphären-Gehäuse eingebsaut sind, besteht.

8. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass es einen kleinen Stromspeicher aufweist, der in die rotierende/schwenkbare Kamera eingebaut ist und mit der Induktions-Spule/Solarzelle der Kamera gekoppelt ist.

9. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Außenwand der rotierenden/schwenkbaren Kamera-Gehäuse und die Innenwand der in die Hohlsphären-Gehäuse befindlichen Kamera, verspiegelt sind.

10. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der Patentansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wände der Kamera und der Hohlsphären-Gehäuse mit dementsprechenden Lichtfenstern ausgestattet sind.

11. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass es mit mindestens einem Gyrosensor, der die Drehungen der Kamera erfassen kann und einer dementsprechenden Auswerteinheit, die in die Kamera eingebaut sind,
ausgestattet ist.

12. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass es mit mindestens einem drehenden Gyro-Körper, vorzugsweise einer schnell drehenden Gyro-Scheibe, die eine Stabilisierung der drehenden Kamera ermöglicht,
ausgestattet ist.

13. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der Patentansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle für die Energieerzeugung, so eingebaut sind, dass diese nicht in das Kamera-Bild-Aufnahme-Feld gelangen können oder diese durch eine eingebaute Steuerung im Lauflichtprinzip ein- und ausschaltbar sind, sodass kein Stör-Licht den Bild-Aufnahme-Bereich der Kamera erreicht.

14. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der Patentansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Licht-Abschirmung, durch die das Licht aus der Lichtquellen für die Energieerzeugung von der Kamera-Vorderseite/Bildaufnahme-Bereich abgeschirmt wird, eingebaut ist.

15. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach Patentanspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abschirmung aus kleinen Borsten, die auf dem vorderen Bereich der Kugel-Kamera oder der Hohlsphären-Innenwand eingebaut sind, die aber die Drehung der Kamera nicht weiter hindern, besteht.

16. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach Patentanspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Borsten radial zu Mittelpunkt der Kugel-Kamera oder zu der optischen Achse der Kugel-Kamera angeordnet sind.

17. Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine rotierende/schwenkbare Kamera beliebiger Art, vorzugsweise für eine bewegbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer Drohne,
nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Hohlsphären-Innenwand und der Außenwand der Kugel-Kamera, Kugel-Lager oder Laufrollen eingebaut sind.

Description:

Die Erfindung ist ein drahtloses Stromversorgungs- und Daten-Signal-Transfer-System für eine Digitalkamera, vorzugsweise für Mobiltelefone (sogenannte Smartphone) oder Tablett-PC, die mit einem rotierenden Bildsensor oder eine rotierenden Kamera ausgestattet ist. Es handelt sich hier um ein System für eine Digitalkamera, das insbesondere für eine Mobiltelefon-/Smartphone-Digitalkamera sowie Drohnen oder Fahrzeugkameras optimal geeignet ist.

Heutzutage sind smarte Mobiltelefone, sogenannte Smartphone sehr weit verbreitet. Die Ausstattung wird immer besser und die Funktionen immer mehr. Eine der wichtigsten Funktionen ist die eingebaute Digitalkamera, bzw. Digitalkameras (es sind in der Regel immer zwei Digitalkameras drin: eine für die Vorderseite und die andere auf der Rückseite). Damit können sowohl Videos, als auch Fotos in hoher Qualität gemacht werden. Das Mobiltelefon hat fast jeder immer dabei und damit werden auch viele Bilder oder Videos gemacht. Allerdings bemerken viele später beim Betrachten, dass die Bilder entweder nicht optimal gerade, sondern etwas schief gemacht worden sind, oder dass die Videos um 90° gedreht sind. Das kann man aber nachhinein mit Hilfe von Bildbearbeitungs-Programmen korrigieren, allerdings bei Videos sieht die Sache mit der Korrektur nicht so einfach aus. Vor allem wenn man tolle Videos draußen gedreht hat und dann Zuhause die Bilder auf dem TV-Gerät betrachten möchte, merkt man das diese statt im Breitformat, im Hochformat aufgenommen wurde, wobei nur ein kleiner Bereich von dem Video im TV zu sehen ist, begleitet von breiten schwarzen Balken an beiden Seiten. Auf dem TV-Gerät oder Beamer sieht dann das schmale Video überhaupt nicht gut aus. Eine Vorrichtung, die in einem Handy eingebaut wäre, der das Bild abhängig von der Lage automatisch immer korrekt ausrichtet wäre eine tolle Sache, die die Nutzer sehr zu schätzen gewusst hätten.

Eine Kamera, die in der optischen Achse rotierbar ist, wird in der Anmeldung 10 2016 004 664.3 (Antriebs-System für eine Digitalkamera beliebiger Art) beschrieben. Hier wird der Bildsensor, bzw. die kompakt eingebaute Kamera in der optischen Achse komplett gedreht und somit perfekt ausgerichtete Aufnahmen erzeugt. Die Drehung des Bildsensors, bzw. der Kamera-Gehäuse erfolgt mechanisch oder elektromagnetisch.

Eine Kamera-Stabilisierungs-Vorrichtung ist aus der EP 0 302 108 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Kamera ist der Optik-Trägereine stabilisierte Plattform, auf der die einen ersten Schwenkspiegel und einen zweiten Schwenkspiegel umfassende Kameraoptik angeordnet ist.

Auch in der EP 0 385 079 A2 ist eine stabilisierte Kamera beschrieben. Diese Kamera weist ein um eine Vertikalachse und eine Horizontalachse stabilisiertes Spiegelteleskop auf, das in einem Kettenfahrzeug angeordnet werden soll.

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 EP 1022600 A1 beschreibt einen Kamera-Stabilisator, in dem drehbare Teile eingebaut sind, wobei Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine stabilisierte Kamera zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Stabilisierung und/oder erweiterte Ausrichtmöglichkeiten aufweist.

Es gibt Mobiltelefone und auch Notebooks, wobei die Kamera mechanisch drehbar ist, wobei Aufnahmen aus der Vorder- und Rückseite machbar sind. Es reicht wenn man per Hand die Kamera, die in einem Rahmen eingebaut ist, nach hinten oder nach vorne schwenkt, um die gewünschte Aufnahme-Position einzustellen und damit dann Aufnahmen zu machen.

Bei der Anmeldung 10 2016 004 664.3 ist eine schwenkbare bzw. rotierbare Kamera eingebaut, die einen berührungslosen Antrieb aufweist. Die Drehung der Kamera erfolgt durch wandernde Elektromagnetfelder, die durch Elektromagnetspulen 32 erzeugt werden und in Magnetfeldwechselwirkung mit einem Dauermagneten 31, der in die Kugel-Kamera 10 eingebaut ist, stehen. Allerdings die Energie-Versorgung der Kamera und der Signaltransfer erfolgt durch eine speziell geformte Leitung, die ähnlich wie die der Lautsprecher-Membranen konzipiert ist. Damit ist die Analogie der Stromleitung zwischen der Membranen-Spule und der Lautsprecher-Stromversorgung gemeint, die als Übergangsleitung zwischen der schwingenden Spule und der statischen Lautsprecher-Einheit eingebaut ist. Das Kabel wird bei der Kamera auch für die Signal-Leitung verwendet. Diese Leitung ist sehr flexibel und kann Milliarden von Schwingbewegungen aushalten, ohne dass es sich abreist. Allerdings es kann bei der drehbaren Kamera, wobei der Bildsensor und seine Optik in eine drehbare Kapsel eingebaut sind, manchmal die Drehbewegung stören.

Der in den Patentansprüchen 1 bis 17 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Energie-Versorgungs- und Datentransfer-System für eine drehbare Digitalkamera in einem kleinen tragbaren Gerät, vorzugsweise in einem Mobiltelefon oder eine Flugdrohne zu schaffen, dass eine drahtlose Übertragung der Signale und der Stromversorgung ermöglicht.

Dieses Problem wird mit dem in den Patentansprüchen 1 bis 17 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung sind:

  • – der Bildsensor wird optimal mit Strom versorgt, ohne dass er dabei mit Kabel oder Stromleitungen verbunden ist,
  • – ebenso eine Datentransfer zwischen dem Bildsensor und der elektronischen Bauteilen der Kamera findet drahtlos statt, somit dem Bildsensor eine volle Dreh-Freiheit gewährleistet bleibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 6 erläutert. Es zeigen:

1 das drahtloses Signal- und Strom-Übertragungs-System in eine Kamera (KB/SRS-Digital-Kamera, Drohne oder Mobiltelefon),

2 eine Variante, bei der das System in einem Mobiltelefon/eine Drohne eingebaut ist,

3 eine Variante mit Induktions-Spulen,

4 eine Variante mit Solarzellen und Lichtquellen, als Stromquellen,

5 eine Ausführung mit Signal-Übertragung über Licht-Signal-Modulation,

6 die Darstellung der Gyro-Scheibe, die eine Stabilisierung der Kamera ermöglicht.

Das System ist optimal für Kleingeräte, wie Mobiltelefone 1 oder Drohnen 2 konzipiert (1). Kann aber auch bei größeren Systemen eingebaut werden. Denkbar ist der Einbau in Digitalkameras aller Art (KB- oder z. B.: SRS-Kameras), Roboter, Fahrzeuge aller Art, wie z. B. Autos, Luftfahrzeuge, Welt-Raumfahrzeuge, Sonden, Sicherheit-/Überwachungskameras, Webcams, Konferenz-Schaltung-Kameras, Militär-Geräte (Kampfdrohnen, Panzer, Lenk-Raketen, Torpedos, etc.).

Auf der 2 ist der Einbau in einer Drohne bzw. Mobiltelefon dargestellt. Die Kugelkameras 10, die in diesen Geräten eingebaut sind, sind drehbar, rotierbar, schwenkbar in beliebige Richtungen. Die optische Achsen 34 der Kugel-Kameras 10 bewegen sich und können verschiedene Blickwinkel erfassen.

In der 3 ist eine Ausführung mit Induktions-Spulen 3 dargestellt. Die Kamera aus der Erfindung hier, weist eine Elektromagnet-Spule drin auf, die als Strom-Empfangsspule 4 dient. Eine weitere Elektromagnet-Spule 5 (oder Spulenformation), die als „Sende-Spule” konzipiert ist, die außerhalb der rotierenden Bildsensor-Gehäuse 6 statisch eingebaut ist, wird über einen Signalgenerator 7 mit ein Wechselstrom oder Pulsstrom versorgt, wobei ein wechselhaftes/veränderbares Elektromagnetfeld erzeugt wird.

Das Feld induziert auf der Empfangs-Spule 4 in das drehbares Gehäuse 6 einen Strom, der für den Betrieb der Kamera, bzw. des Bildsensors 8 und für seinen Rotations-/Schwenkungsantrieb benutzt werden kann. Dieser Strom kann über einen elektronischen Gleichrichter und/oder einen Stromstabilisator in einem Stromspeicherelement gespeichert werden. Das Stromspeicherelement 9 kann ein Kondensator mit etwas höherer Kapazität oder ein herkömmlicher Akku sein (vorzugsweise Li- oder Lithium-Polymer-/LiPo-Akkus, weil diese klein, total leicht sind und hohe Speicherkapazität haben). Auch eine Kombination zwischen Akkus und Kondensatoren wäre denkbar. Diese Methode ist besonders optimal bei Kugel-Kameras geeignet, die in der Anmeldungen 20 2016 002 484.2 beschrieben worden sind. Das drahtlose Übertragungs-System ermöglicht eine einwandfreie, störungsfreie Drehung der Kugel-Kamera 10 in der sphärischen Kapsel (Hohlsphären-Gehäuse) 11. Eine drahtlose Strominduktion über Spulen erfolgt hier mit relativ gutem Wirkungsgrad, weil auch die Distanz zwischen den Spulen sehr gering ist. Um die Drehung der Kugel-Kamera nicht durch Magnet-Störfelder zu stören, können die Induktions-Spulen mit einer etwas höheren Frequenz betrieben werden oder zumindest diese können in eine optimale Schwing-Resonanz zueinander stehen. Die Informations-Signale, bzw. Daten Signale von dem Bildsensor nach außen und die Steuerungs-Signale von außen zu dem Bildsensor 8 und seine Elektronikschaltungen können durch die gleiche Elektromagnetspule oder durch eine separate Spule 12, die eine Datentransfer-Elektromagnetspule ist, ebenso per Induktions-Verfahren erfolgen. In dem Fall wäre eine andere Frequenz, als die der Stromversorgung zu wählen. In der Regel eine viel höhere Frequenz (z. B. im Gigahertz-Bereich) wäre optimal für den Datentransfer. Die Spule kann in beide Richtungen Daten per Induktion transferieren (also sowohl empfangen als auch senden). Die Elektromagnetspulen, die mit hoher Frequenz arbeiten, sind einfach gebaut. Sie weisen in der Regel keinen Kern auf (das sind sog. Luft-Spulen) und bestehen aus nur wenigen Windungen.

In der 4 ist eine Ausführung mit Solarzellen 13 dargestellt worden. Der Strombedarf für die Mobiltelefon-Kamera mit ca. 0,45 W bis 1,85 W ist heute nicht all zu klein, aber weil die Bildsensoren mit eine rasante Entwicklung immer besser und sparsamer werden, wird demnächst auch deren Energiebedarf deutlich reduziert werden und es kann schnell auf unter 0,2 W kommen. Es gibt schon heute Kamera-Prototypen, die sogar unter 0,02 W verbrauchen, was verglichen mit Serienprodukte sehr wenig ist. Trotzdem, auch bei heutigen Energieverbrauch kann eine Mikro-Solarzelle 13 kombiniert mit einem Stromspeichermedium 9 den Bedarf, zumindest kurzzeitig gut decken. Zudem die Mikro-Solarzelle stets den internen Akku in die Kugel-Kamera 10 aufladen kann, auch wenn das Mobiltelefon nicht gerade verwendet wird. Die Kugelkamera weist eine Solarzelle auf, die von eine Lichtquelle, die z. B. eine LED oder OLED/Laser-Diode 15 ist, die statisch in die Kapsel-Zelle 11 eingebaut ist, bestrahlt wird. Die Solarzelle/Photovoltaik-Zelle soll am besten auf der Oberfläche der Kugelkamera 10 eingebaut werden. Die Innenwand 16 der Kapsel und die Außenwand 17 der drehbaren Kugel-Kamera 10 mit dem Bildsensor 8 drin, sollen verspiegelt sein, damit das Licht nicht verloren geht, sondern Großteils die Solarzelle trifft, auch wenn sie hin und her mit der Kugel rotiert und nicht direkt bestrahlt werde kann. Die LED-s oder andere Lichtquellen können in die Innensphärenwand verteilt werden, aber so angeordnet, dass sie auf dem Vorderbereich kein Licht abgeben, weil dann das Licht den Bildsensor treffen würde und die Kamera somit „geblendet” wird. Eine kleine Abschirmung 18 (z. B. aus silbernen oder schwarzen Borsten 19) kann das Durchdringen des Lichts für die Energieerzeugung bis zum Bildsensor verhindern. Die Lichtenergie wird in Strom durch die Solarzelle umgewandelt in einem Stromspeicher-Medium 9 in die Kugel-Kamera 10 gespeichert. Auf diese Weise wird der Bildsensor mit Strom versorgt. Für den Datentransfer zwischen der Kugel und der Hohlsphären-Gehäuse 11 kann hier eine Lichtsignal-Modulation oder Laserlicht-Modulation verwendet werden. Die Solarzelle, die auf die Außenwand der rotierenden/schwenkbaren Kamera eingebaut ist, die mit der Elektronik-Elemente 20 der Kamera gekoppelt ist und als Energie-Quelle dient, kann den Strom in einem Stromspeicherelement 9 zwischenspeichern. Eine oder mehrere Lichtquellen, vorzugsweise LED-s oder Laserdioden, die in die Innenwand eines Hohlsphären-Gehäuse eingebaut sind, in der die drehende Kugel-Kamera platziert ist, werden die Solarzelle mit Licht bestrahlen. Für die Signalübertragung wird die Kamera und das Kapsel-Gehäuse 11 mit je einem Lichtsignal-Sende- und Empfangs-Modul 21, die sowohl in die Kamera als auch in die Kapsel-Hohl-Gehäuse eingebsaut sind, ausgestattet. Somit erfolgt auch der Datenaustausch per Licht-Transfer-Verfahren. Die elektrischen Signale werden in Licht-Signale umgewandelt, drahtlos transferiert und dann wieder in elektrische Signale umgewandelt. Mit heutiger Technologie ist das nur eine Routine. Es sind täglich Milliarden von Lichtleitern und Lichtsignal-Transfer-Verfahren im Einsatz (z. B. auch Laser-Daten-Transfer-Methoden, die ohne Lichtleiter über mehrere km drahtlos Daten hin und her transferieren), die erfolgreich verwendet werden. Diese Signalübertragungsmethode funktioniert in beide Richtungen und lässt sich leicht realisieren. Eine Variante mit Licht-/Laserlichtmodulation ist einfacher zu bauen und ist ebenso sehr zuverlässig. Dafür ist es sind notwendig mindestens eine Laserdiode oder LED 22 (am besten mehrfach eingebaut) in die Kugel-Kamera 10 einzubauen, die das signalmoduliertes Licht nach außen durch durchsichtige Licht-Fenster 23 bringt. Das Licht trifft dann auf einem Lichtsensor 24 (z. B. eine Fotodiode) ein, der statisch in die Kapsel-Hohlsphäre 11 eingebaut ist. Dort wird das Licht-Signal in einem Stromsignal umgewandelt und zu Weiterverarbeitung in den dementsprechenden Auswerteinheiten 25 geleitet. Eine umgekehrte Signal-Übertragung von der Kapsel-Sphäre auf die Kugel-Kamera mit dem Bildsensor für die Steuerung des Bildsensors oder der Kamera-Elemente/Antrieb kann ebenso durch Lichtsignal-Technik erfolgen. In dem Fall müsste auch auf die Kugel Lichtsensoren/Fotodioden und auf der Hohlsphäre ebenso Lichtsender eingebaut werden. Für eine optimale Signalübertragung auch beim fehlenden direkten Sichtkontakt sollen die Aussenwand der Kamera und die Innenwand der Hohl-Sphäre verspiegelt gebaut werden. Die Signale wären dann zwar durch zahlreiche Reflektionen hin und her diffus, aber die Informationen würden einwandfrei übertragen. Die Lichtquellen 15 sollen in eine optimale Lichtwellenlänge strahlen, die für die Solarzelle 13 eine bestmögliche Ausbeute ermöglicht. Bei der Solarzellen-Methode ist die Wirkungsgrad nicht gerade hoch und der Ladestrom sehr schwach, könnte aber für die Stromversorgung ausreichend sein, wenn man bedenkt, dass der Ladevorgang des Bildsensor-Energie-Speicherelement 9 in das Mobiltelefon oder Drohne auch bei Nicht-Benutzung (z. B. Nachts) erfolgt. Tagsüber wäre dann der Bildsensor mit der Energie aus dem internen Energiespeicher/Akku 9 gewährleistet. Für den Signal-Transfer muss nicht unbedingt sichtbares Licht, sondern es kann Licht in eine beliebige Wellenlänge verwendet werden, wie z. B. auch IR- oder UV-Licht/-Laserlicht.

Diese Methoden erlauben eine freie Drehung der Kamera in beliebige Richtungen. Somit wäre die Kamera wirklich komplett frei drehbar und das in jede Richtung ohne am Kabel gebunden oder von dem Kabel gehindert an Bewegung zu sein. Die Kamera-Linse 35 könnte sich dabei in jede Richtung ungehindert „blicken”. Die Dreh-Positions-Erfassung der Kamera ist durch die Magnetfeld-Ermittlung des Magnetfeldes eines kleinen Dauermagneten 26, der in die Kugel-Kamera 10 extra dafür eingebaut ist, oder durch den Antriebs-Magneten 31 der Kugel-Kamera über einen Magnetfeldsensoren 27 leicht zu bestimmen. Über die Antriebs-Spulen-Steuerung oder einem Magnetfeldsensor kann jederzeit die Position der Kamera ermittelt werden. Anhand dessen kann auch die Steuerung der Drehbewegungen optimal und exakt erfolgen. Um die Drehung genauer zu erfassen, kann die Kugel-Kamera mit einen Gyrosensor, Gyroscheibe oder Gyrokörper 28 ausgestattet werden, der durch einen Mikro-Elektromotor 36 oder durch einfache Magnetwanderfeld-Antrieb mit Hilfe von Elektromagnetspulen 37 in Drehung versetzt wird (beide Varianten in der 6 dargestellt). Eine Überdrehung der Kamera ist dabei irrelevant, weil diese dann wieder in Anfangsposition angeordnet wäre. Ein Kabel, das sich dabei überdrehen könnte, ist nicht vorhanden und eine Rückstellfeder auch nicht, was die Sache viel einfacher macht.

Für die Stabilisierung der drehenden Kamera oder für die Erfassung deren Drehposition, kann auch ein Gyrosensor und/oder eine Gyro-Rad oder schnell drehende Gyroscheibe 29, auf dessen Kräfte für die Drehung der Kugel-Kamera durch den Kugel-Kamera Ausrichtungs-/Rotations-Antrieb zurückgegriffen werden kann, verwendet werden (6). Ebenso in die Hohlsphären-Wand eingebaute Kugel-Lager 30 oder Rollen können die Drehbewegung der Kugel-Kamera geschmeidiger machen.

Weil die Kugel-Kamera drehbar ist und bei Benutzung sich in jede Richtung drehen kann, drehen damit auch die Induktions-Spulen mit und der Feld-Winkel ändert sich ebenso. Somit sind die Spulen nicht jederzeit optimal aufeinander ausgerichtet. Man kann aber die Bewegung der Kugel-Kamera so programmieren, dass bei Nicht-Benutzung oder bei niedrige Stromwerte des Stromspeichermediums in die Kugel-Kamera, die Kamera automatisch in eine „Ladeposition” gedreht wird, wobei die Ladespule optimal eine Stromübertragung durchführen kann. Für die Signaltransfer-Spule, die nur wenige Windungen aufweist und in der Regel eine Luftspule ist, ist die Sache einfacher. Sie kann auch in ungünstige Winkelpositionen stehen, eine Übertragung findet aber trotzdem statt. Auch bei der Varianten mit Photovoltaik-Zellen/Solarzellen und Licht-Modulation-Signal-Übertragung, werden die Signale und der Stromerzeugung auch während Drehungen stattfinden. Weil die Wände der Kugel-Kamera und der Hohlsphäre verspiegelt sind, können die Signale dabei mehrfach reflektiert werden und trotzdem die dementsprechenden Lichtsensoren erreichen. Für die Stromerzeugung durch Solarzellen kann auch das Licht der Hintergrundbeleuchtung des Displays durch Lichtleiter bis zu der Kugel-Kamer geleitet werden. Allerdings es werden zunehmend Displays mit OLED-Zellen verwendet, die gar keine Hintergrundbeleuchtung brauchen, was wiederum die Eigenen Lichtquellen für die Kugel-Kamera unverzichtbar macht.

Bezugszeichenliste

1
Mobiltelefon
2
Drohne
3
Induktions-Spule
4
Strom-Empfangsspule
5
Elektromagnet-Spule (oder Spulenformation), „Sende-Spule”
6
Bildsensor-Gehäuse
7
Signalgenerator
8
Bildsensor
9
Stromspeicherelement/Stromspeichermedium
10
Kugel-Kamera
11
sphärischen Kapsel, Kapsel-Hohlsphäre, Kapsel-Zelle, Hohlsphären-Gehäuse
12
Spule für den Datentransfer/Datentransfer-Spule
13
Solarzelle/Photovoltaik-Zelle
14
Mobiltelefon-Kamera
15
Lichtquelle, LED oder OLED/Laser-Diode
16
Innenwand der Kapsel-Hohlsphäre, Kapsel-Zelle
17
Außenwand der drehbaren Kugel
18
Abschirmung
19
Borsten
20
Elektronik-Elemente der Kamera
21
Lichtsignal-Sende- und Empfangs-Modul
22
Laserdiode oder LED für den Datentransfer
23
durchsichtiges Licht-Fenster
24
Lichtsensor
25
Auswerteinheit
26
Dauermagnete, für die Position-Ermittlung durch das Magnetfeld
27
Magnetfeldsensor
28
Gyrosensor, Gyroscheibe oder Gyrokörper
29
schnell drehende Gyroscheibe
30
Kugel-Lager
31
Dauermagnet in die Kugel-Kamera
32
Elektromagnet-Spulen für den Antrieb
33
Digital-Kamera
34
Optische Achse
35
Linse
36
Mikro-Elektromotor
37
Elektromagnetspulen für den Gyro-Antrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 0302108 B1 [0004]
  • EP 0385079 A2 [0005]
  • US 5262630 [0006]
  • EP 1022600 A1 [0007]