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DE102016004674B4 - Drive system for a camera - Google Patents

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DE102016004674B4
DE102016004674B4 DE102016004674.0A DE102016004674A DE102016004674B4 DE 102016004674 B4 DE102016004674 B4 DE 102016004674B4 DE 102016004674 A DE102016004674 A DE 102016004674A DE 102016004674 B4 DE102016004674 B4 DE 102016004674B4
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camera
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carrier device
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Abstract

Antriebs-System für eine Kamera (1, 2, 3) eines als Bild- und/oder Videoaufnahmegerät ausgebildeten Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4), wobei das Antriebs-System mit der Kamera (1, 2, 3) gekoppelt ist, wobei die Kamera (1, 2, 3) ein eigenes Kamera-Gehäuse (3) umfasst, das frei drehbar ist und innerhalb des Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4) eingebaut ist, wobei das Antriebs-System aus- mindestens einer Bimetall-Spiralfeder (5), die in Form einer Spirale gebaut ist und die mit einem Ende mit dem frei drehbaren Kamera-Gehäuse (3) und mit dem anderen Ende mit dem Träger-Gerät (11, 37, 4) gekoppelt ist, und die bei Erwärmung oder Erhitzung ein Drehmoment erzeugt,- Stromleitungen (10), die mit der Bimetall-Spiralfeder (5) gekoppelt sind,- einer Auswerteeinheit oder Steuerung (6), die mit der Bimetall-Spiralfeder (5) gekoppelt ist und sie unter Strom setzt, wobei sie dadurch erwärmt oder erhitzt wird, besteht, wobei mehrere Bimetall-Spiralfedern (5) eingebaut sind, die so angeordnet sind, dass sie die Kamera (1, 2, 3) um verschiedene Achsen drehen können.Drive system for a camera (1, 2, 3) of a camera carrier device (11, 37, 4) designed as an image and/or video recording device, wherein the drive system is coupled to the camera (1, 2, 3), wherein the camera (1, 2, 3) comprises its own camera housing (3) which is freely rotatable and is installed within the camera carrier device (11, 37, 4), wherein the drive system consists of- at least one bimetallic spiral spring (5) which is constructed in the form of a spiral and which is coupled at one end to the freely rotatable camera housing (3) and at the other end to the carrier device (11, 37, 4), and which generates a torque when heated or heated,- power lines (10) which are coupled to the bimetallic spiral spring (5),- an evaluation unit or control unit (6) which is coupled to the bimetallic spiral spring (5) and energizes it, thereby warming or heating it, wherein a plurality of bimetallic spiral springs (5) are installed, which are arranged such that they can rotate the camera (1, 2, 3) about different axes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebs-System für den Bild-Sensor und seine Optik-Begleitelemente (praktisch Bildaufnahme-Geräte und Kameras aller Art), innerhalb eines Geräts, das mit einer Kamera ausgestattet ist. Das Antriebs-System ist in der Lage den Bildsensor und seine Optik-Elemente (sein komplettes Linsen-System) in nahezu beliebige Richtungen gesteuert zu drehen und somit auch bewegliche Ziele zu erfassen, ohne dass es erforderlich ist, das ganze Gehäuse des Geräts, in dem die Kamera eingebaut ist, zu bewegen.The invention relates to a drive system for the image sensor and its accompanying optical elements (practically image recording devices and cameras of all kinds) within a device that is equipped with a camera. The drive system is able to rotate the image sensor and its optical elements (its complete lens system) in almost any direction and thus also to detect moving targets without it being necessary to move the entire housing of the device in which the camera is installed.

Aus der DE 10 2008 031 054 A1 ist eine Intraoralkamera bekannt, die eine motorisch angetriebene Blendeneinheit aufweist. Diese Blendeneinheit ist in ihrer Einstellung mittels Permanentmagneten fixierbar.From the EN 10 2008 031 054 A1 An intraoral camera is known that has a motor-driven aperture unit. The setting of this aperture unit can be fixed using permanent magnets.

Aus der GB 2 458 905 A ist ein Kamerasystem bekannt, welches eine Verschwenkung der optischen Achse ermöglicht. Hierzu ist die Kamera in einem kugelförmigen Gehäuse eingebaut, welches mit einem Motor, vorzugsweise einem piezoelektrischen Motor, zur Drehung angetrieben ist.From the GB 2 458 905 A A camera system is known which enables the optical axis to be pivoted. For this purpose, the camera is installed in a spherical housing which is driven to rotate by a motor, preferably a piezoelectric motor.

Aus der US 5 946 127 A ist ein Kamerasystem bekannt, bei dem die optische Achse mittels magnetischer Mittel verschwenkbar ist.From the US 5 946 127 A A camera system is known in which the optical axis can be pivoted by means of magnetic means.

Aus der US 2001 / 0 017 665 A1 ist ein Aktuator für eine Kugel bekannt, welche durch piezoelektrische Antriebe verschwenkbar ist. Diese Kugel soll vorzugsweise eine Videokamera aufnehmen.From the US 2001 / 0 017 665 A1 An actuator for a ball is known which can be pivoted by piezoelectric drives. This ball is preferably intended to accommodate a video camera.

Aus der US 6 734 914 B1 ist ein Kamerasystem bekannt, welches ein kugelförmiges Gehäuse aufweist. Dieses Gehäuse steht im Reibungskontakt zu Antriebszylindern, welche eine Verschwenkung dieses kugelförmigen Gehäuses ermöglichen.From the US 6 734 914 B1 A camera system is known which has a spherical housing. This housing is in frictional contact with drive cylinders, which enable this spherical housing to be pivoted.

Aus der US 8 379 334 B2 ist ein gattungsgemäßes Antriebssystem für eine Kamera bekannt. Dieses weist eine Spiralfeder auf, die einen thermisch aktivierbaren Aktuator bildet. Auf diese Weise kann die Kameraachse in einer Ebene verschwenkt werden. Eine Verschwenkung um mehrere, orthogonale Achsen ist bei diesem System weder vorgesehen noch technisch durchführbar.From the US 8 379 334 B2 A generic drive system for a camera is known. This has a spiral spring that forms a thermally activated actuator. In this way, the camera axis can be pivoted in one plane. Pivoting around several orthogonal axes is neither intended nor technically feasible with this system.

Das Antriebs-System findet Anwendung in allen Geräten, die einen Bildaufnahme-Sensor aufweisen, wie z.B. Digitalkameras aller Art (Videokameras, Kleinbildkameras, digitale Spiegelreflex Kameras), Notebook, Smartwatch (eine Art Armbanduhr mit PC-ähnliche oder Smartphone Funktionen), Tablett-PC, sowie Webcams, Drohnenkameras, Fahrzeugkameras oder Überwachungskameras, Datenbrille, Mobil-Telefon, unter anderem Smartphone, Endoskopie-Kamera, medizinischen Geräten aller Art, die eine Kamera aufweisen, etc.. Das Antriebs-System ist in der Lage, den Kamera-Sensor und dessen Optik in all diesen Geräten zu bewegen oder zu drehen und das gesteuert in beliebige Richtung. Nicht das ganze Träger-Gerät der Kamera wird bewegt oder gedreht, sondern lediglich der Bildsensor mit seiner Optik innerhalb des Träger-Geräts, fast wie ein menschliches Auge.The drive system is used in all devices that have an image recording sensor, such as digital cameras of all kinds (video cameras, 35mm cameras, digital SLR cameras), notebooks, smartwatches (a type of wristwatch with PC-like or smartphone functions), tablet PCs, as well as webcams, drone cameras, vehicle cameras or surveillance cameras, data glasses, mobile phones, including smartphones, endoscopy cameras, medical devices of all kinds that have a camera, etc. The drive system is able to move or rotate the camera sensor and its optics in all of these devices and to do so in any direction. It is not the entire carrier device of the camera that is moved or rotated, but only the image sensor with its optics within the carrier device, almost like a human eye.

Insbesondere ist das System perfekt für kleine Geräte geeignet, die eine Kamera aufweisen, wie z.B. Mobiltelefone (Smartphone), Tablett-PC-s, Notebooks / Netbooks, Datenbrille, Smartwatch, unbemannte ferngesteuerte Drohnen, Roboter, Endoskope, etc.In particular, the system is perfectly suited for small devices that have a camera, such as mobile phones (smartphones), tablet PCs, notebooks / netbooks, data glasses, smartwatches, unmanned remote-controlled drones, robots, endoscopes, etc.

Nahezu jedes Tablett-PC, Notebook oder Mobiltelefon / Smartphone weist heutzutage eine eingebaute Kamera auf, meistens davon sogar zwei. Almost every tablet PC, notebook or mobile phone / smartphone today has a built-in camera, usually even two.

Zwei Kameras sind manchmal notwendig, um mit einer die Umgebung zu fotografieren oder Videos zu machen, und mit der anderen Kamera eine Videokonversation über Anbieter, die solche Dienste anbieten (z.B. Facebook, Skype, Tanga, Viber, X8, Cobra, Aquila, etc.) zu ermöglichen. Weil der Einbau einer Kamera aufwändig ist und auch weil die Teile nicht ganz günstig sind, werden in der Regel eine schwächere, minderwertige Frontkamera und eine bessere Rückkamera eingebaut. Der Einbau von zwei Kameras 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 den meisten Platz in einem Smartphone der Akku. Aber auch die Kameras 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, ist die Frontkamera in der Regel minderwertig. Dadurch, dass das Internet heutzutage immer schneller wird, liegt es im Interesse der Benutzer, Bilder oder Videos mit hoher Qualität zu übertragen. 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 Bild-Sensor verwendet, nach dem sich auch die Bildauflösung richtet. Bedingt durch die kleinen 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 Digital-Kameras. Es ist ja auch klar, das bei solch extrem kleinen Bild-Sensoren und auch Mini-Linsen nur wenig Licht aus dem Umfeld- bzw. Bildmotiv ankommt und die fehlende Lichtinformation über elektrische Wege kompensiert wird. Hinzu kommt auch, dass die Sensor-Mikro-Bauteile in sehr engem Raum angeordnet sind, was zu Feld-Wechselwirkungen kommt und bei den Daten-Signalen kein „sauberer Transport“ gewährleistet werden kann, was zum Bildrauschen führt. Erst wenn Organik-Photo-Sensor Technologie auf dem Vormarsch ist, dann werden die Bilder weitgehend besser.Two cameras are sometimes necessary, one to take photos of the surroundings or make videos, and the other to enable a video conversation via providers that offer such services (e.g. Facebook, Skype, Tanga, Viber, X8, Cobra, Aquila, etc.). Because installing a camera is complex and because the parts are not particularly cheap, a weaker, inferior front camera and a better rear camera are usually installed. Installing two cameras brings with it other disadvantages. The space in a smartphone becomes quite tight for further extensions or technical innovations. The battery usually takes up most of the space in a smartphone. But the cameras and their controls should not be completely neglected either. Installing a weaker, inferior front camera brings with it other disadvantages. The video quality transmitted via video chat programs is pretty poor via the front camera. While the rear camera can usually take good photos or videos, the front camera is usually inferior. As the Internet is getting faster and faster these days, it is in the interest of users to transmit images or videos in high quality. In addition, many people take photos of themselves (so-called selfies), and good image quality from the front camera is desirable. For film/video or image recording, a mobile phone uses an image sensor, which also determines the image resolution. Due to the small dimensions of the optical lens and very small sensors, image recording is particularly susceptible to image noise. Even in good lighting conditions, only moderately high-quality images can be produced compared to conventional digital cameras. It is also clear that with such extremely small image sensors and even mini- Only a small amount of light from the surroundings or image subject reaches the lenses and the missing light information is compensated for via electrical paths. In addition, the sensor micro-components are arranged in a very small space, which leads to field interactions and no "clean transport" of the data signals can be guaranteed, which leads to image noise. Only when organic photo sensor technology is on the rise will the images become significantly better.

Der Einbau von zwei Kameras in einem Smartphone erfordert nicht nur den Einbau von zwei Kamerasensoren, beziehungsweise Bildsensoren, sondern auch die Optik-Begleitelemente, die in einem Bildaufnahme-Optik-System dazugehören, wie zum Beispiel optische Linsen, Bildkorrekturelemente, Bildstabilisatoren sowie eine Steuerung dazu. Auch die Software muss die beiden Kameras separat steuern können, was auch die Bedienung eines Smartphone mehr oder weniger komplizierter macht.Installing two cameras in a smartphone not only requires the installation of two camera sensors, or image sensors, but also the accompanying optical elements that are part of an image recording optical system, such as optical lenses, image correction elements, image stabilizers and a control system. The software must also be able to control the two cameras separately, which also makes operating a smartphone more or less complicated.

Die Erfindung in einem Smartphone (Mobiltelefon mit PC-Eigenschaften) eingebaut, ersetzt praktisch komplett die zweite Kamera, weil diese elektrisch drehbar ist und kann sowohl von der Rückseite als auch von der Vorderseite Bilder oder Videoaufnahmen machen. Insbesondere für kleine Geräte, wie z.B. Flugdrohnen, Datenbrille, Tablett-PC ist die Erfindung perfekt geeignet.The invention, when installed in a smartphone (mobile phone with PC features), practically completely replaces the second camera because it is electrically rotatable and can take pictures or video recordings from both the back and the front. The invention is particularly suitable for small devices such as drones, data glasses and tablet PCs.

Es gibt zahlreiche Antriebssysteme, die geeignet sind, um eine Kamera zu bewegen. Meistens werden Elektromotoren (in der Regel Schrittmotoren) und oft auch kleine Getriebe eingesetzt, die die Kamera hin und her schwenken können. Allerdings sind die Elektromotoren und Getriebe mit einigen Nachteilen verbunden. Diese sind nicht unendlich klein zu bekommen, bringen dementsprechendes 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 Kamera erreicht werden soll.There are numerous drive systems that are suitable for moving a camera. Most often, electric motors (usually stepper motors) and often small gears are used that can swivel the camera back and forth. However, electric motors and gears have some disadvantages. They cannot be made infinitely small, are accordingly heavy, can be susceptible to interference (e.g. dust or moisture), are not completely silent and do not move super quickly if a quick swivel of the camera is to be achieved.

Die Anmeldung GB 2439346 A 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 Kamera 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 Kamera-Sensor und die Elektromagneten sind mit elektrischen Leitungen gekoppelt, die wiederum an dem Stator gekoppelt sind, was zu Anfälligkeit bei der Bewegung der Kamera und der Elektromagneten führt. Diese Anordnung ist zu kompliziert und wirtschaftlich uninteressant für kleine Geräte, wie z.B. Mobiltelefone, Webcams, Fahrzeugkameras, oder Drohnenkameras.Registration GB2439346A describes a suspension (gimbal) for a ball that is purely electromagnetic, without mechanical contact. A ball is held in an electromagnet cage, which can then be rotated. A camera can be installed in the ball. Both the rotating body and the stator shell are equipped with a large number of electromagnet coils that must be supplied with electricity. The interactivity between the fields of the coils generates a rotary motion. The camera sensor and the electromagnets are coupled with electrical lines, which in turn are coupled to the stator, which leads to vulnerability when the camera and electromagnets move. This arrangement is too complicated and economically uninteresting for small devices such as mobile phones, webcams, vehicle cameras, or drone cameras.

Um eine Kugel zu drehen, werden zahlreiche Methoden beschrieben.Numerous methods are described for rotating a ball.

Die Anmeldung JP H08-272 446 A beschreibt eine Vorrichtung, die zum Bewegen von Figuren auf einer Sphäre dient. Die Bewegung kann in beliebige Richtungen, innerhalb physikalischer Einschränkungen oder festgelegten Parametern, stattfinden.Registration JP H08-272 446 A describes a device used to move figures on a sphere. The movement can take place in any direction, within physical limitations or specified parameters.

Die Anmeldung US 5413010 A beschreibt einen Elektromotor, der einen sphärischen Rotor aufweist.Registration US 5413010 A describes an electric motor that has a spherical rotor.

Die Anmeldung US 5280225 A beschreibt eine Vorrichtung, die als Antriebs-System für einen sphärischen Körper konzipiert ist. Hier wird eine Sphäre im Prinzip eines Schrittmotors in mehrere Achsen gedreht. Diese Methode findet vielmehr im Robotik-Bereich Anwendung.Registration US5280225A describes a device that is designed as a drive system for a spherical body. Here, a sphere is rotated in several axes using the principle of a stepper motor. This method is used more in the field of robotics.

Die Anmeldung US 3178600 A zeigt eine Struktur mit sphärisch angeordneten Spulen an, wobei eine Rotation eines Körpers auf einer Achse zulässig ist.Registration US 3178600 A indicates a structure with spherically arranged coils, where rotation of a body on one axis is permitted.

Die Anmeldung US 3260475 A 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 ist auch das Fahren in verschiedene Richtungen, ohne spezielle Lenkvorrichtungen oder Getriebe, möglich.Registration US 3260475 A shows a special electric motor with a spherical rotor designed for space vehicles. The resulting torque can be developed in different directions, making it possible to drive in different directions without special steering devices or gears.

Auf dem Markt gibt es Webkamera für Laptops, die drehbar sind. Allerdings die Drehung erfolgt per Hand, rein mechanisch (direktes Anfassen der Webcam-Gehäuse mit der Hand).There are webcams for laptops on the market that can be rotated. However, the rotation is done manually, purely mechanically (directly touching the webcam housing with the hand).

Eine Art Webcam, die ebenso auf dem Markt sich befindet, kann sich elektrisch bewegen, ist allerdings über Elektromotoren und ein kleines Getriebe angetrieben. Die Bewegungs-Reaktionsgeschwindigkeit ist nicht besonders hoch.A type of webcam that is also on the market can move electrically, but is powered by electric motors and a small gear. The movement reaction speed is not particularly high.

Es werden Kamera-Systeme für Smartphones beschrieben, auch solche die drehbar sind, allerdings fast alle mechanisch. Mehrere Smartphone-Hersteller haben Smartphones entworfen, die eine drehbare Kamera haben, die per Hand mechanisch gedreht wird und dadurch wahlweise Bilder von hinten oder Frontbilder machen kann. Solche Kameras wurden auch in einige Laptops eingesetzt, wie z.B. ältere Baureihen von ASUS (Modell ASUS W5000). Die Kamera hier ist auf einem drehbaren Rahmen eingebaut und wird per Hand nach hinten oder vorne gedreht. Allerdings kann diese Kamera nur auf einer Achse gedreht werden. Man könnte theoretisch auch eine in mehrere Richtungen drehbare Kamera konstruieren, die in einer Kardanaufhängung angebracht wäre. Eine elektrisch drehbare Kamera 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 groß, anfällig, würde die Ästhetik des Träger-Geräts zunichte machen und auch die Verkabelung müsste so konzipiert werden, dass diese nicht abreißt, wenn die Kamera hin und her gedreht wird.Camera systems for smartphones are described, including those that can be rotated, but almost all of them are mechanical. Several smartphone manufacturers have designed smartphones that have a rotatable camera that can be rotated mechanically by hand and can therefore take pictures from the back or the front. Such cameras have also been used in some laptops, such as older ASUS series (model ASUS W5000). The camera here is mounted on a rotating frame and is rotated backwards or forwards by hand. However, this camera can only be rotated on one axis. Theoretically, it would be possible to construct a camera that could rotate in several directions and that would be mounted on a gimbal. However, an electrically rotating camera in the traditional sense for notebooks would be associated with several problems in this case: for example, the conventional drive (usually via stepper motors and gears) would be too large, vulnerable, would ruin the aesthetics of the carrier device and the cabling would also have to be designed in such a way that it would not break when the camera is rotated back and forth.

Bei den aufgelisteten Anmeldungen, wobei eine Kugel gedreht wird, sind die dort beschriebenen Systeme ziemlich kompliziert, nicht ohne großen Aufwand in sehr kleinem Maßstab hinzubekommen und auch relativ anfällig.In the applications listed, where a ball is rotated, the systems described there are quite complicated, cannot be implemented on a very small scale without great effort and are also relatively vulnerable.

Es gibt ähnliche Prinzipe, die auch auf einem Mobil-Telefon, Laptop, Tablett-PC usw. theoretisch übertragbar sind.There are similar principles that are theoretically transferable to a mobile phone, laptop, tablet PC, etc.

Es gibt auch Methoden, einen Bildsensor in der Kamera leicht hin und her zu schwenken. 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 der Sensorbewegung nicht mit. Ähnlich funktioniert eine Methode, wobei nur eine der Linsen (oder eine Gruppe von denen) hin und her schwenken kann. Auch hier treten Nachteile auf, in Form von Bildverzerrung bei großen Schwenk-Amplituden. Hier wird der einfallende Lichtstrahl mehr oder weniger verzerrt, je nachdem, wie groß die Schwenk-Amplitude der Linse ist.There are also methods of gently swiveling an image sensor in the camera back and forth. The optical elements remain static. Such methods are used to stabilize the image, but the change in the field of view is very small, so no great effects are to be expected. There are also physical limits here: the further the image sensor moves, the more distorted the image becomes, because the sensor moves in the field of view or focus point of the incoming light rays. The optical elements do not follow the movement of the sensor. A method works in a similar way, where only one of the lenses (or a group of them) can swivel back and forth. Here, too, there are disadvantages, in the form of image distortion with large swivel amplitudes. Here, the incoming light beam is more or less distorted, depending on how large the swivel amplitude of the lens is.

Die namhaften Hersteller (z.B. SONY, Panasonic, etc.) bauen elektromagnetisch bewegbare Linsen in Smartphone-Kameras 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 Kameras.Well-known manufacturers (e.g. SONY, Panasonic, etc.) build electromagnetically movable lenses in smartphone cameras or other high-quality devices. The lens can be moved back and forth along the optical axis. This is how the automatic autofocus setting works in high-quality cameras.

Wie beschrieben, es gibt genügend elektrische Antriebe für Kameras (Überwachung-Kameras, IP-Webcams, etc.), aber es werden dort für den Antrieb hauptsächlich Elektromotoren und auch Getriebe eingesetzt. Die Antrieb-Systeme sind dort zu grob, zu langsam und es ist nahezu unmöglich oder sehr aufwändig, diese auf Reiskorn-Größe zu verkleinern.As described, there are enough electric drives for cameras (surveillance cameras, IP webcams, etc.), but mainly electric motors and gears are used for the drive. The drive systems are too coarse, too slow and it is almost impossible or very difficult to reduce them to the size of a grain of rice.

Für besseres Verständnis werde ich ab hier jedes Gerät, das eine Kamera aufweist, Träger-Gerät nennen. Das kann z.B. eine Videokamera, Kleinbildkamera, Spiegelreflex Kamera, Notebook, Smartwatch (Armbanduhr mit PC-Funktion und / oder eingebauten Mobiltelefon-Eigenschaften), Tablett-PC, Webcam, Drohne, Fahrzeug, Flugzeug, Rakete, Roboter, Überwachungskamera, Datenbrille, Mobil-Telefon - unter anderem Smartphone, Extrem-Sport-Kamera, TV-Studio- / Kino-Film-Kamera, SteadyCam, etc. sein.For better understanding, from now on I will call every device that has a camera a carrier device. This can be, for example, a video camera, 35mm camera, SLR camera, notebook, smartwatch (wristwatch with PC function and/or built-in mobile phone features), tablet PC, webcam, drone, vehicle, aircraft, rocket, robot, surveillance camera, data glasses, mobile phone - including smartphone, extreme sports camera, TV studio/cinema film camera, steadycam, etc.

Der in den Patentansprüchen 1 bis 16 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Antriebs-System für Kameras aller Art zu schaffen, das in der Lage ist, die Kamera innerhalb eines Träger-Geräts flüssig und lautlos, mit dem Bewegungs-Effekt fast wie das des menschlichen Auge, zu drehen.The invention specified in patent claims 1 to 16 is based on the problem of creating a drive system for cameras of all types which is able to rotate the camera within a carrier device smoothly and silently, with the movement effect almost like that of the human eye.

Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 16 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in patent claims 1 to 16.

Ein erfindungsgemäßes Antriebs-System ist mit einer Kamera gekoppelt, welche Teil eines Bild- und/oder Video-Aufnahmegeräts bildet. Dieses Antriebs-System weist ein Kamera-Träger-Gerät auf. Die Kamera weist ein eigenes Kamera-Gehäuse auf, welches frei drehbar innerhalb des Kamera-Träger-Geräts eingebaut ist. Das Antriebs-System besteht aus mindestens einer Bimetall-Spiralfeder, die in Form einer Spirale gebaut ist. Mit einem Ende ist diese Bimetall-Spiralfeder mit dem frei drehbaren Kamera-Gehäuse gekoppelt, während sie mit dem anderen Ende mit dem Träger-Gerät gekoppelt ist. Bei Erwärmung oder Erhitzung erzeugt diese Bimetall-Spiralfeder ein Drehmoment, um die Verdrehung der Kamera zu bewirken. Diese Erwärmung oder Erhitzung wird durch Bestromung der Bimetall-Spiralfeder erzeugt, welche zu diesem Zweck mit Stromleitungen verbunden ist. Mit der Bimetall-Spiralfeder ist außerdem eine Auswerteeinheit oder Steuerung gekoppelt, die die Bimetall-Spiralfeder unter Strom setzt und dadurch erwärmt oder erhitzt. Dabei sind mehrere Bimetall-Spiralfedern so eingebaut, dass sich die Kamera um verschiedene Achsen drehen kann.A drive system according to the invention is coupled to a camera which forms part of an image and/or video recording device. This drive system has a camera carrier device. The camera has its own camera housing which is installed freely rotatably within the camera carrier device. The drive system consists of at least one bimetal spiral spring which is constructed in the form of a spiral. This bimetal spiral spring is coupled at one end to the freely rotatable camera housing, while the other end is coupled to the carrier device. When heated or warmed, this bimetal spiral spring generates a torque to cause the camera to rotate. This warming or heating is generated by energizing the bimetal spiral spring, which is connected to power lines for this purpose. An evaluation unit or control unit is also coupled to the bimetal spiral spring, which energizes the bimetal spiral spring and thereby warms or heats it. Several bimetal spiral springs are installed so that the camera can rotate around different axes.

Vorteile der Erfindung sind:

  • - die Kamera dreht sich innerhalb des Träger-Geräts (also z.B. keine Schwenkung eines Smartphone notwendig um ein Zielobjekt, das etwas links oder rechts beim Fotografieren liegt),
  • - macht recht fließende Bewegungen,
  • - lautlos in der Bewegung
  • - bringt kaum Zusatz-Gewicht mit,
  • - extrem gut für kleine Geräte, vorzugsweise Smartphone / Mobiltelefone geeignet,
  • - keine Verschleißteile, daher sehr langlebig,
  • - eine recht flotte Änderung der Drehrichtung der Kamera möglich,
  • - optimale Verwendung auch auf sich bewegenden / fliegende Träger-Geräte, wie Fahrzeuge, Hubschrauber, Raketen, Drohnen, Tablett-PC-s,
  • - optimal für Video-Überwachungs-Geräte,
  • - optimal auch für Film- / TV-Studio-Zwecke
  • - Verfolgung eines beweglichen Objektes
  • - günstiges System in der Herstellung und einfache Vorrichtung.
Advantages of the invention are:
  • - the camera rotates within the carrier device (so, for example, no need to swivel a smartphone around a target object that is slightly to the left or right when taking a photo),
  • - makes quite fluid movements,
  • - silent in movement
  • - hardly adds any additional weight,
  • - extremely suitable for small devices, preferably smartphones / mobile phones,
  • - no wearing parts, therefore very durable,
  • - a fairly quick change of the rotation direction of the camera is possible,
  • - optimal use also on moving / flying carrier devices, such as vehicles, helicopters, rockets, drones, tablet PCs,
  • - ideal for video surveillance devices,
  • - also ideal for film / TV studio purposes
  • - Tracking a moving object
  • - inexpensive system to manufacture and simple device.

Die Erfindung ist ein Antriebssystem für die Kamera oder vielmehr für den Bildsensor und seine optischen Begleitelemente, das in der Lage ist, ein zu fotografierendes Ziel zu verfolgen, eine Videoaufnahme von einem beweglichen Objekt oder Person zu machen, beziehungsweise eine automatische Rotation des Bildsensoren und seiner Optik-Elemente zu erreichen, um Bilder oder Videoaufnahmen von hinten und / oder von vorne (mit nur einem Bildsensor zu realisieren). Ein extrem kleines bewegliches Kamera-System, dass auch in einem kleinen Kamera-Träger-Gerät, insbesondere in einem Mobil-Telefon (Smartphone), Tablett-PC, Webcam, Armbanduhr etc. integrierbar ist, das in der Lage ist, ähnlich wie das Auge eines Menschen oder sogar schneller sich zu bewegen und innerhalb vorhandenen Parametern das Blickfeld dynamisch zu erfassen. Das Antriebssystem ist recht flott, lautlos und kann innerhalb des Kamera-Träger-Geräts die Kamera dynamisch und schnell bewegen, drehen oder auch rotieren, sodass Bildaufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln und auch aus der Rückseite und Vorderseite des Träger-Geräts möglich sind.The invention is a drive system for the camera, or rather for the image sensor and its accompanying optical elements, which is able to track a target to be photographed, to make a video recording of a moving object or person, or to achieve an automatic rotation of the image sensor and its optical elements in order to realize images or video recordings from behind and/or from the front (with only one image sensor). An extremely small movable camera system that can also be integrated into a small camera carrier device, in particular in a mobile phone (smartphone), tablet PC, webcam, wristwatch, etc., which is able to move similarly to the eye of a person or even faster and to dynamically capture the field of view within existing parameters. The drive system is quite fast, silent and can move, turn or rotate the camera dynamically and quickly within the camera carrier device, so that images can be taken from different angles and also from the back and front of the carrier device.

Nebenbei kann die Erfindung so konzipiert werden, dass sie in der Lage ist auch automatisch erkennen zu können, ob der Bildsensor und seine Optik-Elemente innerhalb des Träger-Geräts nach vorne oder nach hinten gerichtet werden sollte.In addition, the invention can be designed in such a way that it is also able to automatically detect whether the image sensor and its optical elements should be directed forwards or backwards within the carrier device.

Ausführungsbeispiele werden anhand der 1 bis 17 erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Variante, wobei die Kugel-Kamera einfach an Bimetall-Spiralfedern befestigt ist,
  • 2 zeigt eine Variante, die eine Kardanaufhängung aufweist.
  • 3 eine Variante mit mehrere Bimetall-Spiralfedern,
  • 4 zeigt eine Variante, wobei nicht nur der Bildsensor, sondern auch eine Art Beleuchtung, die das Blickfeld des Sensors beleuchtet, bewegbar eingebaut ist.
  • 5 eine vereinfachte Teil-Kardanaufhängung, mit nur zwei Achsen
  • 6 ist eine Variante mit Bimetall-Elementen, in Form von Bändern oder Streifen
  • 7 eine spezielle Variante mit einem aus elektroaktiven Kunststoff gebauten Licht-Fenster,
  • 8 eine 3D-Kamera
  • 9 eine leicht herausfahrbare Kamera
  • 10 zeigt eine Variante, die mit einem Schallquellen-Erfassungs-System ausgestattet ist.
  • 11 einen konkaven Bildsensor,
  • 12 eine Variante, wobei das Stoppen der Kugel-Kamera in einer bestimmten Position über einen elektromagnetisch herausfahrbaren Stift erfolgt,
  • 13 eine Variante, die in einem Smartphone eingebaut ist, wobei die Kugel-Kamera zusätzlich in der optischen Achse rotierbar ist.
  • 14 (a, b, c, d) einige Einsatz-Beispiele der Erfindung,
  • 15 ein Smartphone, bei dem die Kugel-Kamera am Rand oder am Eck eingebaut ist,
  • 16 eine Variante, wobei feine und sehr kleine Heizspiralen (Heizwendel) die Bimetall-Elemente erwärmen,
  • 17 die Heizwendel oder Glühwendel, die mit je einer Diode ausgestattet sind.
Examples of implementation are given on the basis of 1 to 17 explained. They show:
  • 1 a variant where the ball camera is simply attached to bimetal spiral springs,
  • 2 shows a variant that has a cardan suspension.
  • 3 a variant with several bimetal spiral springs,
  • 4 shows a variant in which not only the image sensor, but also a type of lighting that illuminates the field of view of the sensor is installed in a movable manner.
  • 5 a simplified partial cardan suspension, with only two axles
  • 6 is a variant with bimetallic elements, in the form of bands or strips
  • 7 a special variant with a light window made of electroactive plastic,
  • 8th a 3D camera
  • 9 an easily extendable camera
  • 10 shows a variant that is equipped with a sound source detection system.
  • 11 a concave image sensor,
  • 12 a variant in which the ball camera is stopped in a certain position by an electromagnetically extendable pin,
  • 13 a variant that is built into a smartphone, whereby the spherical camera can also be rotated in the optical axis.
  • 14 (a, b, c, d) some examples of the invention,
  • 15 a smartphone with a spherical camera built into the edge or corner,
  • 16 a variant in which fine and very small heating coils (heating coils) heat the bimetal elements,
  • 17 the heating coil or filament, each of which is equipped with a diode.

Dabei zeigen die 6, 16 und 17 nicht den Erfindungsgegenstand, sie dienen lediglich der Erläuterung.The 6 , 16 and 17 not the subject matter of the invention, they serve merely for explanation.

Der Kamera-Sensor 1 und seine optischen Begleitelemente 2 sind vorzugsweise in einem kleinen kugelförmigen Gehäuse 3 angebracht (ab hier wird das Gehäuse Kugel-Kamera genannt), das in einem Hohlsphären-Gehäuse 4 (ab jetzt wird diese nur Hohlsphäre genannt), das nur bisschen grösser als die Kugel-Kamera ist, angebracht ist. Die Kugel-Kamera kann einfach lose und frei drehbar in der Hohlsphäre platziert werden, wobei eine oder mehrere Bimetall-Spiralfedern 5 mit der Kugel-Kamera an einem Ende und mit der Hohlsphäre am anderen Ende verbunden sind (1). Oder sie kann in eine einfache Kardanaufhängung 8 angebracht werden, wobei in diesem Fall die Kugel-Kamera 3 nicht mehr (oder nur selten) die Hohlsphären-Wand berührt (2). Die Hohlsphäre 4 ist bei einigen Varianten statisch angebracht, also unbeweglich, nur die Kamera-Kugel drin bewegt sich.The camera sensor 1 and its accompanying optical elements 2 are preferably mounted in a small spherical housing 3 (from here on the housing is called a spherical camera), which is mounted in a hollow sphere housing 4 (from now on this is just called a hollow sphere), which is only slightly larger than the spherical camera. The spherical camera can simply be placed loosely and freely rotatably in the hollow sphere, with one or more bimetallic spiral springs 5 being connected to the spherical camera at one end and to the hollow sphere at the other end ( 1 ). Or it can be mounted in a simple gimbal mount 8, in which case the spherical camera 3 no longer (or only rarely) touches the hollow sphere wall ( 2 The hollow sphere 4 is in some Variants are statically mounted, i.e. immobile, only the camera ball inside moves.

Speziell eine Kamera in einem Tablett-PC, I-PAD, I-Phone, Smartphone oder anderes Mobil-Telefon, kann so eingebaut werden, dass sie im Gehäuse nach hinten oder nach vorne elektrisch drehbar ist und sowohl für Rückaufnahmen als auch für Frontaufnahmen geeignet ist. Auch in einem Mobiltelefon wird die Kamera vorzugsweise in Form einer Kugel gebaut und in eine Hohlsphäre platziert, ähnlich wie sich das menschliche Auge in seinem Hohlraum befindet, wobei die Hohlsphäre durchsichtig ist oder zumindest in einem Teil ein Fenster aufweist, durch die die Kugel-Kamera das Licht von derSpecifically, a camera in a tablet PC, I-PAD, I-Phone, smartphone or other mobile phone can be installed in such a way that it can be electrically rotated backwards or forwards in the housing and is suitable for both rear and front shots. In a mobile phone, the camera is also preferably built in the form of a ball and placed in a hollow sphere, similar to the human eye in its hollow space, whereby the hollow sphere is transparent or at least has a window in one part through which the ball camera can receive the light from the

Umgebung bekommt. Die Kugel-Kamera ist komplett mit Bildsensor 1, Elektronik-Bauteile und begleitende Optik-Elemente 2 (z.B. Linsen, Mini-Prismas, etc.) ausgestattet. Die Kugel-Kamera 3 wird nicht wie herkömmlich durch Getriebe oder Elektromotoren gedreht (auch nicht manuell durch Berührung), sondern durch einen oder mehrere Bimetall-Spiralfedern 5 oder Bimetall-Streifen 33 elektrisch gesteuert in gezielte Richtung gedreht oder geschwenkt. Die Schwenkung, bzw. die Drehung kann in einer oder mehreren Achsen 7 erfolgen. Multi-Achsendrehung kann durch eine Kardan-Aufhängung 8 realisiert werden, falls die Kugel-Kamera 3 die Hohlsphären-Wand nicht berühren soll (2). Allerdings die einfachste Variante sieht vor, dass die Kugel-Kamera, insbesondere bei kleinen Geräten, in die Hohlsphäre 4 einfach frei beweglich drin steckt, wobei diese durch Bimetall-Spiralfeder 5 gehalten und auch gedreht wird. Die Kugel-Kamera 3 muss nicht unbedingt gelagert sein. Sie kann die Wände der Hohlsphäre berühren, allerdings ist ihr Gewicht sehr klein und dadurch entsteht kaum Reibung, wenn sie hin und her durch Bimetall-Spiralfedern gedreht wird. Das Material, aus dem die Kugel-Kamera-Gehäuse und die Hohlsphäre bestehen, soll kratzfest sein (zumindest die Flächen-Beschichtungen, die auf einander reiben werden) und möglicherweise auch selbstschmierend sein (zumindest an manchen Bereichen). Der Stromsignal-Transfer zu dem Bildsensor erfolgt durch eine flexible Leitung 9 oder durch die Bimetall-Spiralfeder selbst. Die Kamera kann zwar auch andere Formen haben (z.B. wie ein Ei, oval förmig) oder auch mit kleinen Kanten versehen, allerdings die Form einer Kugel ist am besten dafür geeignet. Die Kugel-Kamera ist mit Bimetall-Spiralfedern gekoppelt, die ebenso am anderen Enden mit der Hohlsphäre verbunden sind. Sie wird in beliebige Richtung, alleine durch Ausdehnung der Spiralfeder bei Temperatur-Erhöhung, wobei in deren Zentrum ein Drehmoment entsteht, geschwenkt oder gedreht. Sobald eine Bimetall-Spiralfeder unter Strom steht, wird diese durch die innere Stromwiderstand schnell erwärmt und ein Drehmoment auf der Mittigen Punkt der Spirale aufgebaut. Die Bimetall-Spiralfeder ist sehr dünn gebaut, weil diese schnell und mit sehr wenig Strom erwärmt werden muss und ebenso sich schnell abkühlen soll, wenn der Strom abgeschaltet wird. Schließlich werden für die Bewegung einer sehr kleinen Kamera in einem Mobiltelefon nur schwache Drehmoment-Kräfte benötigt. Die Kugel-Kamera wird durch die Bimetall-Spiralen, je nachdem welche der Spiralen aktiv ist, beliebig in jede Richtung, schnell und lautlos gedreht. Abhängig davon, welche der Bimetall-Spiralfedern aktiv ist, bzw. unter Strom steht, wird eine Schwenkung der Kugel-Kamera in die Richtung ausgeführt, die dem Drehmoment der aktiven Bimetall-Spiralfeder entspricht. Weil die Bimetall-Spiralfeder /- Streifen bei Erwärmung nur in eine Richtung die Kugel-Kamera drehen können, und bei Abkühlung zurückdrehen, sind für jede Achse 7 mindestens zwei davon gegeneinander arbeitende Bimetall-Spiralfeder 5 /- Streifen 33 notwendig, um eine aktive Schwenkung der Kugel-Kamera 3 in die gewünschte Richtung zu erreichen. Wird einer davon aktiviert, wird die Kugel-Kamera in die Richtung auch gedreht, trotz der leichten Widerstand der mechanischen Spannung der Gegenspirale. Kühlt die Bimetall-Spiralfeder ab, dreht sich die Kugel-Kamera wieder in Ausgangsposition zurück. Wird das andere spiralfederförmiges Bimetall-Element aktiviert, dreht sich die Kugel-Kamera dann in die andere Richtung. Eine Steuerung 6 sorgt dafür, dass die Erwärmung der Bimetall-Spiralfeder / -Streifen exakt erfolgt und die bestimmte Position der Kugel-Kamera auch hält. Weil zwei gegeneinander arbeitende Bimetall-Spiralfeder / - Streifen immer auf einer Schwenkachse 7 eingebaut sind, werden automatisch die Temperatur-Schwankungen von außen ausgeglichen, weil beide Elemente im stromlosen Zustand (inaktiv) gleichmäßig warm oder kalt sind. Der Antrieb mit Bimetall-Spiralfedern / - Streifen ist zwar nicht für extrem schnelle Schwenkungen geeignet, ist allerdings auch ziemlich präzise steuerbar, arbeitet wartungsfrei und zuverlässig. Selbstverständlich sind mit solchen Bimetall-Elementen keine großartigen Bewegungen zu erreichen, weil sie irgendwann dann auch gegenseitig stören, aber eine Schwenkung um mehrere dutzende Winkelgrade ist damit erreichbar. Je dünner und kleiner die Bimetall-Elemente sind, desto schneller die Reaktion ist und auch kleiner der Stromverbrauch. Das Aufrechterhalten einer Position der Kugel-Kamera wird durch ständige, präzise gesteuerte Erwärmung der bestimmten Bimetall-Elemente erreicht, bzw. durch die Aufrechterhaltung des elektrischen Stromflusses. Erhöht sich die Spannung und damit selbstverständlich der Stromfluss, wird auch die Temperatur in dem Bimetall-Element erhöht, somit ein stärkeres Drehmoment erzeugt wird. Dadurch, dass die Bimetall-Elemente sehr dünn sind und nur geringe Masse haben, ist eine Reaktions-Trägheit kaum spürbar. Diese Methode ist relativ einfach und funktioniert auch sehr zuverlässig und vollkommen wartungsfrei. Vor allem hier sind keine weitere Einbau-Maßnahmen notwendig: lediglich die Bimetall-Elemente (z.B. Bimetall-Spiralfeder auf die Drehachsen einbauen, mit Strom-Leitungen 10 an der Steuerung 6 koppeln und fertig ist der Antrieb. Sobald feine, exakt gesteuerte Ströme durch die Bimetall-Elemente fließen, werden sie mehr oder weniger erwärmt und eine Ausdehnung absolvieren. Weil diese spiralförmig geformt sind, wird dabei ein Drehmoment erzeugt, der eine Drehung der Kugel-Kamera bewerkstelligt (ähnlich wie die früheren einfachen Bimetall-Thermometer mit Bimetall-Spiralfeder drin). Selbstverständlich müssen die Bimetall-Spiralfeder nicht glühend heiß erhitzt werden, sondern es reicht eine Temperatur von 10-40° über die Umgebungstemperatur, um vernünftige Drehmomente zu erzeugen. Die Kugel-Kamera ist ja bei kleinen Geräten, wie z.B. Mobiltelefone (Smartphone), Notebooks oder Tablett-PC-s sehr klein, wiegt nur paar Gramm und diese kann mit sehr wenig Kraft gedreht. Die Bimetall-Elemente belasten auch nur wenig oder kaum den Akku des Kamera Träger-Geräts, weil der Stromverbrauch sehr gering ist. Die sehr dünnen Spiralfeder können mit niedrige Spannungen (z.B. niedriger als 3,7V) und Ströme von unter 10mA erwärmt werden. Die Aufgabe der Auswerteeinheit oder der Steuerung, die die Spiralfeder mit Strom versorgt, ist es, abhängig von der notwendige Drehung der Kamera eine bestimmte Spannung auf die dementsprechenden Bimetall-Spiralfeder freizugeben, damit diese mit der angestrebten Temperatur zu erwärmen. Die Erwärmung erfolgt blitzschnell, weil die Spiralfeder sehr dünn ist, einen hohen elektrischen Widerstand hat und nur eine geringe Masse hat. Ebenso schnell erfolgt die Abkühlung, wenn der Stromfluss unterbrochen wird. Das ermöglicht relativ schnelle Bewegungen der Kugel-Kamera. Die Kugel-Kamera ist über mehrere Bimetall-Spiralfeder mit der Hohlsphäre gekoppelt (3), an deren Zentrumen die Drehachsen für die Kugel-Kamera sich befinden. Mehrere solche Bimetall-Spiralfedern 5, die in zweidimensionalen Achsen oder sogar dreidimensional angeordnet sind, ermöglichen dadurch zwei- oder dreidimensionale Dreh-Bewegungen der Kugel-Kamera-Gehäuse. Eine Bewegung der Kugel-Kamera in zwei Achsen wäre vollkommen ausreichend für unsere Zwecke. Je weniger Masse die Spiralfeder besitzen, desto schneller ist deren Reaktion, bzw. Bewegung. Um eine Schwenkung in eine beliebige Richtung in zwei Achsen zu erreichen, sind mindestens vier solche Bimetall-Elemente notwendig (je zwei pro Drehachse, gegenseitig arbeitend angeordnet). Auf der 6 ist eine einfache Variante dargestellt worden, wobei die Kugel-Kamera einfach an Bimetall-Spiralfeder hängt und durch deren Aktivierung in bestimmte Drehrichtungen angeregt. Durch eine Interaktion der Software, die auch die Steuereinheit für das Antriebs-System kontrolliert, wird die Kugel-Kamera geschmeidige Bewegungen absolvieren, während sie ein Ziel verfolgt.environment. The spherical camera is completely equipped with image sensor 1, electronic components and accompanying optical elements 2 (e.g. lenses, mini prisms, etc.). The spherical camera 3 is not rotated as usual by gears or electric motors (not even manually by touch), but is rotated or swiveled in a specific direction by one or more bimetallic spiral springs 5 or bimetallic strips 33 under electrical control. The swiveling or rotation can take place in one or more axes 7. Multi-axis rotation can be realized by a cardan suspension 8 if the spherical camera 3 is not to touch the hollow sphere wall ( 2 ). However, the simplest variant, particularly in small devices, is for the ball camera to be freely movable in the hollow sphere 4, which is held and rotated by a bimetallic spiral spring 5. The ball camera 3 does not necessarily have to be mounted. It can touch the walls of the hollow sphere, but its weight is very small and therefore there is hardly any friction when it is rotated back and forth by bimetallic spiral springs. The material from which the ball camera housing and the hollow sphere are made should be scratch-resistant (at least the surface coatings that will rub against each other) and possibly also self-lubricating (at least in some areas). The current signal is transferred to the image sensor via a flexible line 9 or via the bimetallic spiral spring itself. The camera can also have other shapes (e.g. like an egg, oval) or even have small edges, but the shape of a ball is best suited for this. The ball camera is coupled with bimetallic spiral springs, which are also connected to the hollow sphere at the other end. It can be swiveled or rotated in any direction simply by expanding the spiral spring when the temperature increases, which creates a torque in its center. As soon as a bimetallic spiral spring is energized, it is quickly heated by the internal current resistance and a torque is built up at the center point of the spiral. The bimetallic spiral spring is built very thin because it has to be heated quickly and with very little current and also has to cool down quickly when the current is switched off. After all, only weak torque forces are needed to move a very small camera in a cell phone. The ball camera is rotated quickly and silently in any direction by the bimetallic spirals, depending on which of the spirals is active. Depending on which of the bimetal spiral springs is active or energized, the ball camera is swiveled in the direction that corresponds to the torque of the active bimetal spiral spring. Because the bimetal spiral spring/strips can only rotate the ball camera in one direction when heated and rotate back when cooled, at least two bimetal spiral springs 5/strips 33 working against each other are necessary for each axis 7 in order to actively swivel the ball camera 3 in the desired direction. If one of them is activated, the ball camera is also rotated in that direction, despite the slight resistance of the mechanical tension of the counter spiral. If the bimetal spiral spring cools down, the ball camera rotates back to its original position. If the other spiral spring-shaped bimetal element is activated, the ball camera then rotates in the other direction. A control 6 ensures that the bimetal spiral spring/strips are heated precisely and that the ball camera also maintains the specific position. Because two bimetal spiral springs/strips that work against each other are always installed on a swivel axis 7, the temperature fluctuations from the outside are automatically compensated because both elements are equally warm or cold when de-energized (inactive). The drive with bimetal spiral springs/strips is not suitable for extremely fast swivels, but it can be controlled quite precisely, works maintenance-free and is reliable. Of course, no great movements can be achieved with such bimetal elements because they will eventually interfere with each other, but a swivel of several dozen degrees is possible. The thinner and smaller the bimetal elements are, the faster the reaction and the lower the power consumption. Maintaining a position of the ball camera is achieved by constant, precisely controlled heating of the specific bimetal elements, or by maintaining the flow of electrical current. If the voltage and thus of course the flow of current increases, the temperature in the bimetal element also increases, thus generating a stronger torque. Because the bimetal elements are very thin and have only a small mass, reaction inertia is hardly noticeable. This method is relatively simple and works very reliably and is completely maintenance-free. Above all, no further installation measures are necessary here: simply install the bimetal elements (e.g. bimetal spiral spring) on the rotary axes, connect them to power lines 10 on the control 6 and the drive is ready. As soon as fine, precisely controlled currents flow through the bimetal elements, they are more or less heated and expand. Because they are spiral-shaped, a torque is generated that causes the ball camera to rotate (similar to the earlier simple bimetal thermometers with bimetal spiral springs inside). Of course, the bimetal spiral springs do not have to be heated to red hot, but a temperature of 10-40° above the ambient temperature is sufficient to generate reasonable torques. The ball camera is very small for small devices such as mobile phones (smartphones), notebooks or tablet PCs, weighs only a few grams and can be rotated with very little force. The bimetal elements also exert little or no load. hardly any use is made of the battery of the camera carrier device, because the power consumption is very low. The very thin spiral spring can be heated with low voltages (e.g. lower than 3.7V) and currents of less than 10mA. The task of the evaluation unit or the control that supplies the spiral spring with power is to release a certain voltage to the corresponding bimetal spiral spring depending on the necessary rotation of the camera so that it heats up to the desired temperature. The heating takes place very quickly because the spiral spring is very thin, has a high electrical resistance and only has a small mass. It cools down just as quickly when the current flow is interrupted. This enables relatively fast movements of the spherical camera. The spherical camera is coupled to the hollow sphere via several bimetal spiral springs ( 3 ), at the centre of which are the rotation axes for the ball camera. Several such bimetallic spiral springs 5, which are arranged in two-dimensional axes or even three-dimensionally, enable two- or three-dimensional rotational movements of the ball camera housing. A movement of the ball camera in two axes would be completely sufficient for our purposes. The less mass the spiral spring has, the faster its reaction or movement. In order to achieve a swivel in any direction in two axes, at least four such bimetallic elements are necessary (two per rotation axis, arranged to work against each other). On the 6 A simple variant has been presented, where the ball camera simply hangs on a bimetallic spiral spring and is stimulated to rotate in certain directions when activated. Through an interaction of the software, which also controls the control unit for the drive system, the ball camera will perform smooth movements while tracking a target.

Durch die Software (hauptsächlich über die des Träger-Geräts) unterstützt, kann das zu fotografierende Ziel dadurch erfasst und verfolgt werden, wenn es sich nicht allzu schnell bewegt, wobei es stets nahezu mittig auf dem Videoaufnahme Bilder bleibt, auch bei Einzel-Bildaufnahmen. Sogenannte Face Tracking kann damit realisiert werden, weil die 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 Mittigen Bereich des Bildsensor-Erfassungs-Winkels sich fortzubewegen, wird durch Schwenkung der Kugel-Kamera voll kompensiert, bis das Ende des gesamten Blickfeldbereichs erreicht ist. Das geht ähnlich, so wie ein Mensch mit seinen Augen ein bewegendes Objekt verfolgt, ohne sich dabei den Kopf zu drehen. Die Kugel-Kamera kann auch komplett nach hinten gedreht werden, wobei eine zusätzliche Rückkamera entfallen würde (insbesondere interessant für Mobiltelefone).Supported by the software (mainly that of the carrier device), the target to be photographed can be detected and tracked if it is not moving too quickly, while always remaining almost in the center of the video recording images, even when taking single images. So-called face tracking can be achieved in this way, because the camera can track the face of a moving person by turning them and always place the face in the center of the recorded images. The attempt of the object to be photographed to move away from the center of the image sensor's detection angle is fully compensated by swiveling the ball camera until the end of the entire field of view is reached. This works in a similar way to how a person follows a moving object with their eyes without turning their head. The ball camera can also be rotated completely backwards, which would eliminate the need for an additional rear camera (particularly interesting for mobile phones).

Die Kamera aus der Erfindung hier hat deutlichen Vorteilen gegenüber der Stand der Technik. Diese Kamera wird innerhalb des Träger-Geräts über Bimetall-Spiralfeder oder Bimetall-Streifen gedreht, wobei die Drehung relativ schnell und lautlos erfolgt. Die Kamera hier wird nicht nur hin und her gedreht, sondern auch eine Zielverfolgung realisiert (eine automatische Zielverfolgung kann damit problemlos realisiert werden). Weil hier nicht das ganze Kamera-Träger-Gehäuse 11 sich dreht, sondern nur das Teil, bzw. das kompakte extra Gehäuse 3 in dem der Bildsensor 1 und seine Optik 2 sich befinden, ist eine relativ schnelle Schwenkung möglich. Die Kugel-Kamera 3 würde hier wie ein Auge eines Menschen hin und her schauen.The camera from the invention here has clear advantages over the prior art. This camera is rotated within the carrier device via a bimetal spiral spring or bimetal strip, whereby the rotation takes place relatively quickly and silently. The camera here is not only rotated back and forth, but also target tracking is carried out (automatic target tracking can thus be carried out without any problems). Because not the entire camera carrier housing 11 rotates here, but only the part, or the compact extra housing 3 in which the image sensor 1 and its optics 2 are located, relatively fast panning is possible. The spherical camera 3 would look back and forth like a human eye.

Für die Drehung der Kugel-Kamera werden die von Bimetall-Spiralen durch Erwärmung erzeugten differenzierten Ausdehnungen, die in Drehmoment umgewandelt werden, angewendet. Natürlich findet hier keine 360° Drehung statt, die kontinuierlich anhält, wie bei einem Elektromotor, sondern vielmehr sind diese leichte Schwenkbewegungen. Die Bimetall-Spiralfedern bestehen aus mindestens zwei Metalle oder Legierungen, die verschiedene Dehn-Fähigkeiten bei bestimmten Temperaturen aufweisen. Das Phänomen ist schon längst bekannt und wurde früher bei mechanischen Thermometern eingesetzt. Die waren mit einer Bimetall-Spiral-Feder ausgestattet, die bei Temperaturschwankungen sich gedreht hat und somit wurde die Temperatur ermittelt. Die Drehung erfolgt, wie bereits bekannt, durch den unterschiedlichen Dehnkoeffizienten von den zwei Metallschichten, aus denen die Spiralfeder besteht. Weil dort eingesetzte Bimetall-Spiralfeder ziemlich dick war, hat es ein bisschen länger gedauert, auch bei schnellen Temperaturunterschieden, bis der richtige Wert angezeigt wurde, weil die Bimetall-Feder etwas träge wirkt, bzw. erstmal erwärmt (oder abgekühlt) werden muss. Das gleiche Prinzip wird hier auch für die Drehung der Kamera eines Smartphones oder eines anderen Kamera-Träger-Geräts eingesetzt. Hier kann man mehrere Bimetall-Spiralfedern einsetzen, die die Kugel-Kamera in jede Richtung drehen können. Zudem kann man pro Drehachse zwei Bimetall-Spiralfedern einsetzen, die gegenseitige Drehmomente erzeugen. Außerdem es wird nicht gewartet bis Umgebungs-Temperaturunterschiede entstehen, sondern die Bimetall-Spiralfedern werden gezielt unter Strom gesetzt und aktiv damit erwärmt. Der innere Strom-Widerstand der Bimetall-Spiralfeder wird für die Erwärmung benutzt. Man kann zusätzlich eine feine Heizspirale/Wedel 12 wie bei Glühbirnen einbauen, die die Bimetall-Spiralfeder berührt und diese bei Aktivierung erwärmt, ist aber nicht unbedingt notwendig. Eine Drehung der Kugel-Kamera in zwei Achsen wäre voll ausreichend und würde dafür lediglich zwei oder vier Bimetall-Spiralfeder benötigen. Eine vereinfachte Teil-Kardanaufhängung 13, mit nur zwei Achsen kann sehr gut dafür geeignet sein. Diese Aufhängung 13 besteht, wie auf dem Bild 5 dargestellt, aus lediglich einem viertel Kreis langen Arm 14, der an beiden Enden mit je einem Drehgelenk 15 ausgestattet ist. An einem Drehgelenk ist die Kugel-Kamera befestigt und am anderen ist die Hohlsphäre gekoppelt. An den Drehgelenken ist je eine Bimetall-Spiralfeder eingebaut, die eine Drehung des am Gelenk angebrachten Körpers bei Stromfluss bewirken kann. Der Stromfluss ist für jede Spiralfeder separat durch separate flexible Leitungen gewährleistet.The ball camera is rotated using the differentiated expansions generated by bimetal spirals when heated, which are converted into torque. Of course, there is no 360° rotation that lasts continuously, as with an electric motor, but rather slight swivel movements. The bimetal spiral springs consist of at least two metals or alloys that have different expansion capabilities at certain temperatures. The phenomenon has been known for a long time and was previously used in mechanical thermometers. These were equipped with a bimetal spiral spring that rotated when the temperature fluctuated and this was how the temperature was determined. The rotation occurs, as is already known, through the different expansion coefficients of the two metal layers that make up the spiral spring. Because the bimetal spiral spring used there was quite thick, it took a little longer, even with rapid temperature changes, until the correct value was displayed, because the Bimetal spring seems a bit sluggish, or needs to be warmed up (or cooled down) first. The same principle is used here for rotating the camera of a smartphone or other camera-carrying device. Here, you can use several bimetal spiral springs that can rotate the ball camera in any direction. In addition, you can use two bimetal spiral springs per rotation axis, which generate mutual torques. In addition, you do not wait until ambient temperature differences arise, but the bimetal spiral springs are specifically energized and actively heated. The internal current resistance of the bimetal spiral spring is used for heating. You can also install a fine heating coil/frond 12 like in light bulbs, which touches the bimetal spiral spring and heats it when activated, but this is not absolutely necessary. Rotating the ball camera in two axes would be completely sufficient and would only require two or four bimetal spiral springs. A simplified partial cardan suspension 13 with only two axes can be very suitable for this. This suspension 13 consists, as shown in Figure 5, of just a quarter-circle long arm 14, which is equipped with a swivel joint 15 at each end. The ball camera is attached to one swivel joint and the hollow sphere is coupled to the other. A bimetallic spiral spring is installed on each of the swivel joints, which can cause the body attached to the joint to rotate when current flows. The current flow is ensured separately for each spiral spring by separate flexible lines.

Die beiden gegeneinander arbeitenden Bimetall-Spiralfedern 5, die an dieselbe Drehachse eingebaut sind, können an beiden Enden miteinander elektrisch verbunden werden, wobei einfach mit je eine Halbleiter-Diode gekoppelt werden, die in Gegen-Strom-Leitrichtung mit Bimetall-Spiralfedern elektrisch verbunden sind. Der Strom, der auf beiden Spiralfedern gleichzeitig fließen sollte, wird durch die Halbleiterdioden selektiert und je nach Stromfluss-Richtung auf eine oder die andere Bimetall-Spiralfeder selektiert werden. Um die Erwärmung von nur einer davon zu erzielen, ist je eine kleine Halbleiterdiode eingebaut, die zu der Halbleiterdiode der anderen Bimetall-Spirale entgegen gerichtet ist, wobei die Erwärmung der einzelnen Bimetall-Spiralfeder durch Strom-Fluss-Umpolung erzielbar ist. In dem Fall, z.B. der Stromfluss von A nach B, würde über die Spiralfeder 5A fließen und dann über die Halbleiterdiode 16A auf das Gegenpol. Wenn der Stromfluss von B nach A fliesst, dann über die Spiralfeder 5B und über Halbleiterdiode 16B auf das Gegenpol. Weil die Bimetall-Spiralfedern einen größeren Stromwiderstand als die Halbleiterdiode in Stromflussrichtung haben, fließt kaum Strom über die zweite Spiralfeder, die durch die Halbleiterdiode kurzgeschlossen wird, sondern über diese. Für die Schwenkung in die Senkrechte Achse 7A wird die Bimetall-Spiralfeder 5A aktiviert. Um eine Schwenkung in die waagerechte Achse 7B zu realisieren, wird die Bimetall-Spiralfeder 5B unter Strom gesetzt und dadurch erwärmt.The two bimetallic spiral springs 5 that work against each other and are installed on the same axis of rotation can be electrically connected to each other at both ends, whereby they are simply coupled to a semiconductor diode each, which is electrically connected to bimetallic spiral springs in the opposite direction of current conduction. The current that should flow on both spiral springs at the same time is selected by the semiconductor diodes and, depending on the direction of current flow, is selected to one or the other bimetallic spiral spring. In order to heat up just one of them, a small semiconductor diode is installed, which is directed in the opposite direction to the semiconductor diode of the other bimetallic spiral, whereby the heating of the individual bimetallic spiral spring can be achieved by reversing the current flow polarity. In this case, for example, the current flow from A to B would flow via the spiral spring 5A and then via the semiconductor diode 16A to the opposite pole. When the current flows from B to A, it flows via the spiral spring 5B and via the semiconductor diode 16B to the opposite pole. Because the bimetallic spiral springs have a greater current resistance than the semiconductor diode in the direction of current flow, hardly any current flows via the second spiral spring, which is short-circuited by the semiconductor diode, but rather via the latter. The bimetallic spiral spring 5A is activated for the pivoting in the vertical axis 7A. In order to pivot in the horizontal axis 7B, the bimetallic spiral spring 5B is energized and thus heated.

Der Einbau von vier Bimetall-Spiralfedern (paarweise und in Entgegengesetzte Drehrichtung eingebaut) ermöglicht eine präzisere Drehung der Kugel-Kamera.The installation of four bimetallic spiral springs (installed in pairs and in opposite directions of rotation) enables more precise rotation of the ball camera.

Weil die Kugel-Kamera innerhalb der Hohlsphäre drehbar ist, kann diese sowohl als Rückkamera als auch Frontkamera benutzt werden. Selbstverständlich dreht sich die Kugel-Kamera dabei nicht unkontrolliert, sondern diese wird sehr genau über die Steuerung der Bimetall-Spiralen auf gewünschtes Blickfeld positioniert. Das Anhalten in der gewünschten Position kann durch Aufrechterhaltung der Temperatur der aktiven Bimetall-Spiralfeder und eventuell durch kurzzeitige Aktivierung der entgegengesetzten Bimetall-Spiralfeder erfolgen. Die Hohlsphäre kann komplett durchsichtig gebaut werden, oder sie kann an bestimmte Stellen mit großen Lichtfenstern 17 ausgestattet, durch denen das Licht von den Bildmotiven, bzw. Umgebung in die Kamera-Kugel ankommt und dessen Sensor auch erreicht. Kleine zusätzliche Optik-Elemente (Linsen) können eine leichte Bildverzerrung, die durch die sphärenförmigen Fenster entsteht, erfolgreich korrigieren. Die Kamera kann auch mehr oder weniger aus dem Träger-Gerät herausgefahren werden, um den Blickwinkel zu vergrößern. In dem Fall wäre eine weitere Bimetall-Spirale oder Bimetall-Streifen notwendig, die die Hohlsphäre oder einen Hohlzylinder in der die Kugel-Kamera angebracht wäre, aus dem Träger-Gerät mehr oder weniger herauszufahren.Because the spherical camera can rotate within the hollow sphere, it can be used as both a rear camera and a front camera. Of course, the spherical camera does not rotate uncontrollably, but is positioned very precisely in the desired field of view by controlling the bimetal spirals. Stopping in the desired position can be achieved by maintaining the temperature of the active bimetal spiral spring and possibly by briefly activating the opposite bimetal spiral spring. The hollow sphere can be built completely transparent, or it can be equipped with large light windows 17 in certain places through which the light from the image subjects or surroundings enters the camera sphere and reaches its sensor. Small additional optical elements (lenses) can successfully correct slight image distortion caused by the spherical windows. The camera can also be moved more or less out of the carrier device to increase the angle of view. In this case, another bimetallic spiral or bimetallic strip would be necessary to more or less extend the hollow sphere or a hollow cylinder in which the sphere camera would be mounted out of the carrier device.

Die Leiter-Verbindungen zwischen der Bimetall-Spiralfeder / -Streifen, sowie beweglichen Kugel-Kamera 3 und einer Signalverarbeitungseinheit 34, die außerhalb der gekapselten Sphäre sich befindet, sind etwas längere, flexible Leitungen 9, die die Bewegungen der Kugel-Kamera nicht weiter behindern. Diese Leiter oder Mikro-Kabel müssen sehr viele Schwenkungen aushalten und dabei stets eine einwandfreie Signalübertragung ermöglichen. Verflechte Mikro-Kabel, wie man aus den Lautsprecher-Membranen kennt, können dabei sehr viele Schwingungen aushalten. Obwohl hier die Kugel-Kamera nicht nur in Schwingungen versetzt, sondern auch hin und her gedreht wird, können solche Kabel bei täglichen Belastungen einige Jahre aushalten. Man kann theoretisch auch die Bimetall-Spiralfeder für den Strom-Signal-Transport benutzen. Wie beschrieben, kann die Kugel-Kamera einfach lose in die Hohlsphäre ohne jegliche Lager eingebaut werden. Optimal und etwas teurer wäre eine Kardanaufhängung (es reicht dabei eine stark vereinfachte Kardanaufhängung, mit nur einem kleinen Arm, wie in der 5 dargestellt ist, einzubauen). Eine Steuerung 6 kann beim Erreichen einer bestimmten Drehposition der Kugel-Kamera über entgegenarbeitenden Bimetall-Spiralfeder eine Gegenkraft schnell erzeugen, bis die aktive Spiralfeder sich ein bisschen abgekühlt ist und die Dehnung / Drehmoment nachgelassen hat, wobei diese einer Weiterdrehung der Kugel-Kamera entgegenwirkt.The conductor connections between the bimetal spiral spring/strip, as well as the movable ball camera 3 and a signal processing unit 34, which is located outside the encapsulated sphere, are somewhat longer, flexible cables 9, which do not further hinder the movements of the ball camera. These conductors or micro cables must withstand a great deal of swiveling and always enable flawless signal transmission. Interwoven micro cables, as we know from loudspeaker membranes, can withstand a great deal of vibration. Although the ball camera is not only set in vibration, but also rotated back and forth, such cables can withstand several years of daily stress. Theoretically, the bimetal spiral spring can also be used for the current signal transport. As described, the ball camera can simply be installed loosely in the hollow sphere without any bearings. A cardan suspension would be optimal and somewhat more expensive (a greatly simplified cardan suspension with just one small arm, such as in the 5 When the ball camera reaches a certain rotational position, a control system 6 can quickly generate a counterforce via a counteracting bimetallic spiral spring until the active spiral spring has cooled down a little and the stretching/torque has decreased, whereby this counteracts further rotation of the ball camera.

Bei Verwendung von Kardanaufhängung 8, oder bei Varianten, wobei die Kugel-Kamera einfach in die Hohlsphäre lose steckt, sind keine Weiter-Schwingungen zu erwarten, sobald die gewünschte Positionierung erreicht ist und die aktiven Bimetall-Spiralfeder gleichmäßig mit Strom versorgt werden. Weil die Kamera auch um die optische Achse sich drehen kann, ist das Fotografieren bzw. Erzeugung von perfekten Bildern auch bei Schräghaltung des Träger-Geräts möglich. Das Bild wäre stets perfekt gerade, egal wie schräg man die Kamera hält. Über die Steuereinheit und natürlich Software-Unterstützung des Träger-Geräts kann für Videoaufnahmen automatisch der Kamera-Bildsensor so gedreht werden, dass Breitbild-Aufnahmen erfolgen. Bei Einzelbildaufnahme kann wenn gewünscht eine vertikale Ausrichtung der Fotoaufnahmen erfolgen.When using gimbal mount 8, or variants where the ball camera is simply inserted loosely into the hollow sphere, no further vibrations are to be expected as soon as the desired positioning is achieved and the active bimetallic spiral springs are evenly supplied with power. Because the camera can also rotate around the optical axis, it is possible to take photographs or create perfect images even if the carrier device is held at an angle. The image would always be perfectly straight, no matter how angled the camera is held. Using the control unit and of course software support of the carrier device, the camera image sensor can be automatically rotated for video recordings so that widescreen images are taken. When taking single images, the photos can be aligned vertically if desired.

In die 6 ist eine Variante mit Bimetall-Elementen, in Form von Bändern oder Streifen 33 dargestellt, wobei eine Schwenkung der Kugel-Kamera damit erreichbar ist. Hier sind Bimetall-Elemente eingebaut, die durch kleine Ströme, schnell erwärmt oder sogar erhitzt werden können und dadurch sich biegen, womit eine Schwenk-Bewegung der Kugel-Kamera bewirken.In the 6 A variant with bimetal elements in the form of bands or strips 33 is shown, whereby a swiveling of the ball camera can be achieved. Here, bimetal elements are installed, which can be quickly warmed up or even heated up by small currents and thus bend, causing a swiveling movement of the ball camera.

Bei einer Variante, die in der 7 dargestellt ist, wird die Oberfläche des Plastik-Fensters 17 des Kamera-Träger-Geräts, dass das Sehfeld des Bildsensors schützt, aus einem speziellen Kunststoff 18 (z.B. elektroaktiven Kunststoff) hergestellt, das in der Lage ist, elektrisch oder thermisch gesteuert vorübergehend eine Kuppe 19 nach außen zu bilden, in der die Kugelförmige Kamera sich hineinschlüpft und dadurch den Blickwinkel deutlich erweitert, etwa, wenn das Träger-Gerät (z.B. das Mobiltelefon) auf dem Tisch liegt und man möchte aus diese Position den ganzen Raum fernüberwachen. Durch die Rotation der Kamera, und die Erzeugung der Kuppe, wäre das Blickfeld fast halbsphärisch zu überwachen. Mit einer Soundsteuerung, die mit dem Antrieb-System gekoppelt wäre, könnte die Kamera dann dort automatisch gerichtet werden, woher der Sound oder die Stimme kommt. Für diesen Fall müsste das Kamera-Träger-Gerät über einem Stereo-Mikrofon oder Richtmikrofon verfügen, was bei Mobiltelefonen (Smartphone) auch der Fall ist. Eine elektronische Kopplung der beiden Systeme, also Audio- und optische Erfassungs-Systeme kann das Antriebs-System steuern und dadurch kann die Bewegung der Kamera automatisiert werden, wobei diese genau in Richtung der Stimmen / Sound-Quelle für Bildaufnahme / Videoaufnahme gerichtet werden.In a variant that is in the 7 As shown, the surface of the plastic window 17 of the camera carrier device, which protects the field of view of the image sensor, is made of a special plastic 18 (e.g. electroactive plastic) which is able to temporarily form a dome 19 on the outside when electrically or thermally controlled, into which the spherical camera slips, thereby significantly expanding the angle of view, for example when the carrier device (e.g. the mobile phone) is lying on the table and you want to remotely monitor the entire room from this position. By rotating the camera and creating the dome, the field of view could be monitored almost hemispherically. With a sound control that would be coupled to the drive system, the camera could then be automatically directed to where the sound or voice is coming from. In this case, the camera carrier device would have to have a stereo microphone or directional microphone, which is also the case with mobile phones (smartphones). An electronic coupling of the two systems, i.e. audio and optical detection systems, can control the drive system and thus the movement of the camera can be automated, pointing it precisely in the direction of the voice / sound source for image / video recording.

Die drehbare Kugel-Kamera kann mit einer Rück-Stellfeder 20 oder einem Ruhe-Position-Dauermagnet 21, der einen Ferromagnet-Bereich oder Ferromagnet-Körper 22 (vorzugsweise Eisen oder Nickel) in einer Ruhe-Position anzieht, ausgestattet werden. Die Rück-Stell-Feder oder der Ruhe-Position-Dauermagnet sorgen dafür, dass bei Abschaltung der aktiven Drehung der Kugel-Kamera, eine bestimmte Rückstellkraft die Kugel-Kamera bis zu einer bestimmten Position dreht. Ein anderer Dauermagnet, der in die Hohlsphärenwand eingebaut ist, zieht den Ferromagnet-Körper oder den anderen Dauermagneten an, der in die Kugel-Kamera eingebaut ist.The rotating ball camera can be equipped with a return spring 20 or a rest position permanent magnet 21 which attracts a ferromagnetic region or ferromagnetic body 22 (preferably iron or nickel) in a rest position. The return spring or the rest position permanent magnet ensure that when the active rotation of the ball camera is switched off, a certain restoring force rotates the ball camera to a certain position. Another permanent magnet built into the hollow sphere wall attracts the ferromagnetic body or the other permanent magnet built into the ball camera.

Die elektrische und Signalübertragung von dem Sensor auf die Auswerte Einheit erfolgt durch sehr dünne und extrem flexible Leitung 9, die idealerweise wie eine Feder geformt ist. Die feinen Signalleitungen sind ineinander verflochten, ähnlich wie die Leitungen einer magnetischen Spule in einem Lautsprecher Membran. Diese Methode hat sie sehr lange bewährt, um die Leitungen vor Schäden aufzubewahren. Es ist bekannt dass die Lautsprechermembran während ihr gesamtes „Leben“ eine sehr hohe Anzahl von Schwingungen absolviert (mehrere hunderte Milliarden!!), wobei die Stromleitungen zwischen dem Gehäuse und der Lautsprecherspule unzählige Bewegungen und Schwingungen mitmachen, auch nach Jahren intakt bleiben. Die gleiche Technik könnte auch hier verwendet werden. Das würde eine langlebige einwandfreie Signal- und Stromübertragung zwischen dem Bildsensor und dem Träger-Gerät (z.B. einem Smartphone) trotz der Bewegung des Bildsensors gewährleisten. Wenn man eine längere Leitung verwendet, die fein verflochten ist, und die auch mehr oder weniger wie eine Feder spiralförmig geformt ist, kann eine nahezu vollständige Drehung des Bildsensoren und seiner optischen Elementen ermöglichen. Der Innendurchmesser der Hohlsphäre ist nur wenig größer als die Kugel, in der der Bildsensor und seine Begleitelemente eingebaut sind. Durch die Erzeugung von Drehmomenten über die Bimetall-Spiralfeder, kann man eine beliebige Drehung der Kugel-Kamera erreichen.The electrical and signal transmission from the sensor to the evaluation unit takes place via a very thin and extremely flexible cable 9, which is ideally shaped like a spring. The fine signal lines are intertwined, similar to the lines of a magnetic coil in a loudspeaker membrane. This method has proven to be very effective for protecting the lines from damage. It is known that the loudspeaker membrane undergoes a very high number of vibrations during its entire "life" (several hundred billion!!), with the power lines between the housing and the loudspeaker coil undergoing countless movements and vibrations, remaining intact even after years. The same technology could be used here too. This would ensure long-lasting, flawless signal and power transmission between the image sensor and the carrier device (e.g. a smartphone) despite the movement of the image sensor. If you use a longer cable that is finely intertwined and that is also shaped more or less like a spring in a spiral, you can enable almost complete rotation of the image sensor and its optical elements. The inner diameter of the hollow sphere is only slightly larger than the sphere in which the image sensor and its accompanying elements are installed. By generating torque via the bimetallic spiral spring, any rotation of the sphere camera can be achieved.

Ebenso die Beleuchtungselemente 23, egal ob diese im Spektrum des sichtbaren Lichts oder im Infrarot-Bereich Strahlung emittieren, können mit der Kamera mit bewegt werden. Das ermöglicht eine optimale Beleuchtung, dass die Bewegung des Blickfeldes der Kugel-Kamera verfolgt. Auch ein Blitzlicht, vorzugsweise eine starke Leuchtdiode in die Kamera-Kugel eingebaut, kann dafür verwendet werden (4). Es ist denkbar auch der Einsatz von Laserdioden als Beleuchtungsmittel. Die Laserdioden strahlen sehr intensiv und können perfekt das Motiv beleuchten. Eine Kombination von drei Licht-Grundfarben (RGB), bzw. der Einbau von mindestens drei Laserdioden, wobei mindestens eine ein rotes, die zweite blaues und die dritte grünes Laserlicht abgibt, kann ein gesamtes Weißlicht erzeugt werden, das das Blickfeld beleuchtet.Likewise, the lighting elements 23, regardless of whether they emit radiation in the visible light spectrum or in the infrared range, can be moved with the camera. This enables optimal lighting that follows the movement of the field of view of the ball camera. A flashlight, preferably a strong light-emitting diode built into the camera ball, can also be used for this purpose ( 4 It is also conceivable to use Laser diodes as lighting. The laser diodes emit very intense light and can perfectly illuminate the subject. A combination of three primary light colors (RGB), or the installation of at least three laser diodes, with at least one emitting a red laser light, the second blue and the third green, can produce a total white light that illuminates the field of vision.

In die 4 ist eine Variante mit Bimetall-Spiralfeder, die in einer Kardanaufhängung eingebaut sind, dargestellt. Die Spiralfeder sind kleine Bimetall-Elemente, die durch kleine Ströme, schnell erwärmt oder sogar erhitzt werden und damit eine Bewegung der Kamera-Gehäuse bewirken. In the 4 A variant with bimetallic spiral springs installed in a gimbal is shown. The spiral springs are small bimetallic elements that are quickly warmed up or even heated up by small currents, thus causing the camera housing to move.

Man kann die Kugel-Kamera in eine Voll-Kardan-Aufhängung 8 (Drei-Achsendrehfreiheit) oder Teil-Kardanaufhängung 13 mit nur zwei Drehachsen, anbringen, wobei die Drehachsen mit Bimetall-Feder gekoppelt sind (5). Je nachdem welches davon aktiv ist, wird eine Schwenkung der Kugel-Kamera absolviert. Weil die Bimetall-Elemente bei Erwärmung die Kugel-Kamera nur in eine Richtung drehen können (und bei Abkühlung zurückdrehen), sind für jede Achse mindestens zwei davon gegeneinander arbeitende Bimetall-Elemente notwendig, um eine aktive Schwenkung der Kugel-Kamera in die gewünschte Richtung zu erreichen. Wird einer davon aktiviert, wird die Kugel-Kamera in die Richtung auch gedreht, trotz der leichten Widerstand der gegenarbeitenden Spirale. Kühlt sich die Bimetall-Spiralfeder ab, dann zieht sich diese ab und dreht die Kugel-Kamera wieder in Ausgangsposition zurück. Wird das andere Bimetall-Element aktiviert, dreht sich die Kugel-Kamera dann in die andere Richtung. Eine Steuerung sorgt dafür, dass die Erwärmung und damit die Ausdehnung der Bimetall-Elemente exakt erfolgt und die bestimmte Position der Kugel-Kamera auch hält. Weil zwei gegeneinander arbeitende Bimetall-Elemente immer auf einer Schwenkachse eingebaut sind, werden automatisch die Temperatur-Schwankungen von außen ausgeglichen, weil beide Elemente im stromlosen Zustand (inaktiv) gleichmäßig warm oder kalt sind. Die Variante mit Bimetall-Elemente ist zwar nicht für extrem schnelle Schwenkungen geeignet, ist allerdings auch sehr präzise steuerbar und arbeitet wartungsfrei und sehr zuverlässig. Je dünner und kleiner die Bimetall-Spiralfeder / - Streifen sind, desto schneller die Reaktion ist und auch kleiner der Stromverbrauch. Das Aufrechterhalten einer Position der Kugel-Kamera wird durch ständige Erwärmung, bzw. gesteuerte Stromfluss durch den bestimmten Bimetall-Element erreicht. Erhöht sich die elektrische Spannung, wird gleichzeitig auch die Temperatur der Bimetall-Spiralfeder erhöht, und dann ein stärkeres Drehmoment erzeugt. Diese Methode ist relativ einfach und funktioniert auch zuverlässig. Vor allem hier sind keine weitere Einbau-Maßnahmen notwendig: lediglich die Bimetall-Elemente (z.B. Bimetall-Spiralfeder auf die Drehachsen einbauen, mit Strom-Leitungen aus der Steuerung koppeln und fertig ist der Antrieb. Sobald feine Ströme durch die Bimetall-Elemente fließen, werden sie mehr oder weniger erwärmt und eine Ausdehnung absolvieren. Weil diese spiralförmig geformt sind, wird dabei ein Drehmoment erzeugt, der eine Drehung der Kugel-Kamera bewerkstelligt (ähnlich wie die früheren einfachen Bimetall-Thermometer mit Bimetall-Spiralfeder drin).The ball camera can be mounted in a full gimbal mount 8 (three-axis rotation freedom) or a partial gimbal mount 13 with only two rotation axes, where the rotation axes are coupled with bimetallic springs ( 5 ). Depending on which of these is active, the ball camera is rotated. Because the bimetal elements can only rotate the ball camera in one direction when heated (and rotate back when cooled), at least two of these bimetal elements working against each other are necessary for each axis in order to achieve active swiveling of the ball camera in the desired direction. If one of these is activated, the ball camera is also rotated in that direction, despite the slight resistance of the opposing spiral. If the bimetal spiral spring cools down, it retracts and rotates the ball camera back to its original position. If the other bimetal element is activated, the ball camera then rotates in the other direction. A control system ensures that the heating and thus the expansion of the bimetal elements is carried out precisely and that the ball camera maintains its specific position. Because two bimetal elements working against each other are always installed on a swivel axis, the temperature fluctuations from the outside are automatically compensated because both elements are equally warm or cold when de-energized (inactive). The version with bimetal elements is not suitable for extremely fast panning, but can be controlled very precisely and is maintenance-free and very reliable. The thinner and smaller the bimetal spiral spring/strips are, the faster the reaction and the lower the power consumption. Maintaining the position of the ball camera is achieved by constant heating or controlled current flow through the specific bimetal element. If the electrical voltage increases, the temperature of the bimetal spiral spring also increases at the same time, and a stronger torque is generated. This method is relatively simple and works reliably. Above all, no further installation measures are necessary here: simply install the bimetal elements (e.g. bimetal spiral spring) on the rotary axes, connect them to power lines from the control system and the drive is ready. As soon as fine currents flow through the bimetal elements, they are more or less heated and expand. Because they are spiral-shaped, a torque is generated that causes the ball camera to rotate (similar to the earlier simple bimetal thermometers with bimetal spiral springs inside).

Für eine 3D-Bilderfassung sind zwei solche Kameras und Systeme notwendig, die am besten in einem Abstand von aneinander gebaut sind (8).For 3D image capture, two such cameras and systems are necessary, which are best installed at a distance of 8th ).

Bei alle Varianten, wird die Kamera wird wie ein Auge eines Menschen in einer Hohlsphäre eingebaut werden und auch mit einem Verfolgungs-Mechanismus ausgestattet werden, die über eine Software gesteuert wird, die erfasste Person oder Gesicht dann automatisch verfolgt.In all variants, the camera will be installed like a human eye in a hollow sphere and will also be equipped with a tracking mechanism that is controlled by software that then automatically tracks the detected person or face.

Die Kamera kann so konzipiert werden, dass sie leicht aus dem Mobiltelefon oder Tablett-PC elektromagnetisch oder elektrisch angehoben wird, sodass sie ein bisschen herausschaut wenn das Gerät irgendwo liegen bleibt (9). Die Abdeck-Linse oder Kuppe oder ein durchsichtiger Hohlzylinder 24, in dem die Kamera sich befindet, kann in diesem Fall leicht herausgefahren werden. Ideal wäre ein durchsichtiger Hohlzylinder mit kuppen förmigen Enden, die auch Blicklichtfenstern 17 für den Bildsensor sind. Der Hohlzylinder könnte mit einem ferromagnetischen Ring 25 in der Mitte ausgestattet werden, der durch eine außen statisch angebrachten Elektromagnetspule 26 angezogen wird, wobei der Hohlzylinder, je nachdem wie das Mobiltelefon liegt, angehoben wird, bzw. die Kamera nach vorne oder nach hinten herausfährt. Statt des ferromagnetischen Ringes, kann auch ein Dauermagnet oder Dauermagnetring 27 eingebaut, der sich dann so bewegt, je nachdem wie die Elektromagnetspule gepolt ist. Die kuppenförmigen Enden, sind natürlich durchsichtig und bilden je ein Fenster, durch die der Kamerasensor „herausschauen“ kann. Durch die Kuppe entsteht kaum, bzw. eine leichte Verzerrung des Bildes, die berechenbar ist und Softwaremässig problemlos korrigierbar ist. Auch der Einsatz einer Korrekturlinse in das optische System des Bildsensors kann die Verzerrung aufheben.The camera can be designed to be slightly lifted out of the mobile phone or tablet PC electromagnetically or electrically, so that it sticks out a little when the device is left somewhere ( 9 ). The cover lens or dome or a transparent hollow cylinder 24 in which the camera is located can be easily extended in this case. A transparent hollow cylinder with dome-shaped ends that also serve as viewing windows 17 for the image sensor would be ideal. The hollow cylinder could be equipped with a ferromagnetic ring 25 in the middle that is attracted by a statically attached electromagnetic coil 26 on the outside, whereby the hollow cylinder is lifted depending on how the mobile phone is positioned or the camera extends forwards or backwards. Instead of the ferromagnetic ring, a permanent magnet or permanent magnet ring 27 can be installed, which then moves depending on the polarity of the electromagnetic coil. The dome-shaped ends are of course transparent and each form a window through which the camera sensor can "look out". The dome causes little to no distortion of the image, which is predictable and can be easily corrected using software. The use of a correction lens in the optical system of the image sensor can also eliminate the distortion.

Die 10 zeigt eine Variante, die mit einem Schall-Quellen-Erfassungs-System ausgestattet ist. Hier wird ein Stereo-Mikrofon 28 benutzt, um eine Schall-Quelle 29 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. Das wäre praktisch, wenn man Videos aufnimmt und die aufgenommene Person auch spricht. Die Kamera würde in dem Fall die Schallquelle automatisch verfolgen.The 10 shows a variant that is equipped with a sound source detection system. Here, a stereo microphone 28 is used to locate a sound source 29. As soon as this has happened, the drive system is controlled via a control system so that the camera is aimed directly at where the sound source is located. This would be useful if you are recording videos and the recorded person being recorded is also speaking. In this case, the camera would automatically track the sound source.

Die Verfolgung von beweglichen Objekten kann durch die Software des Träger-Geräts unterstützt werden. Auf dem Kontrollbildschirm des Träger-Geräts kann man per Finger-Touch ein Objekt markieren und das würde dann die Kamera automatisch stets verfolgen, egal wie es sich bewegt oder wie das Kamera-Träger-Gerät gehalten wird. Allerdings die Hauptaufgabe erledigt das Antriebs-System, das die Drehung des Bildsensors ermöglicht.Tracking moving objects can be supported by the carrier device's software. On the carrier device's control screen, you can mark an object with your finger touch and the camera would then automatically track it, regardless of how it moves or how the camera carrier device is held. However, the main task is performed by the drive system, which enables the rotation of the image sensor.

Bei Bildaufnahmen oder Videoaufnahmen mit herkömmlichen Mobiltelefone (Smartphone), merkt man, dass die Objekte, die sich am Rande befinden, oft leicht verzerrt sind. Das kommt davon, weil der Bildsensor flach gebaut ist und die Optik-Korrektur-Elemente, die das Problem beheben könnten, kaum Platz in einem Smartphone finden. Der Bildsensor sollte nicht unbedingt flach sein, sondern er kann leicht konkav gebaut werden, um die Retina des menschlichen Auges besser nachzuahmen. In dem Fall wären auch kaum mehr Verzerrungen des Bildmotivs wahrnehmbar (11). Für das Herstellungs-Verfahren von solche Konkav-Bildsensoren 30 kann eine kuppen förmige Mikro-Matte aus Plastik, die mit einem Memory-Effekt versehen ist, sehr gut verwendet werden. Sobald die Dotierung abgeschlossen ist, und die physikalische Festigkeit des Sensors erreicht ist, wird das kuppen-förmiges Plastikteil, sich wieder flach biegen und so von dem Sensor ablösen.When taking pictures or videos with a conventional mobile phone (smartphone), you notice that the objects on the edge are often slightly distorted. This is because the image sensor is flat and the optical correction elements that could solve the problem hardly fit in a smartphone. The image sensor should not necessarily be flat, but it can be built slightly concave to better imitate the retina of the human eye. In this case, distortions of the image subject would hardly be noticeable ( 11 ). For the manufacturing process of such concave image sensors 30, a dome-shaped micro-mat made of plastic, which is provided with a memory effect, can be used very well. As soon as the doping is completed and the physical strength of the sensor is reached, the dome-shaped plastic part will bend flat again and thus detach from the sensor.

Auf der 12 ist eine Variante dargestellt worden, wobei das Stoppen der Kugel-Kamera in einer bestimmten Position über einen elektromagnetisch herausfahrbaren Stift 31 erfolgt. Sobald die gewünschte Position der Kugel-Kamera erreicht ist, soll diese dann auch in der Position sofort gestoppt und so gehalten werden. Das Stoppen kann durch einen kleinen Stift, der durch eine Elektromagnetspule 32 aus der Hohl-Sphärenwand 4 in Richtung der Kugel-Kamera 3 herausgefahren wird und diese dann stoppend berührt.On the 12 A variant has been shown in which the ball camera is stopped in a certain position using an electromagnetically extendable pin 31. As soon as the desired position of the ball camera is reached, it should then be stopped immediately and held in that position. Stopping can be done using a small pin that is extended from the hollow sphere wall 4 towards the ball camera 3 by an electromagnetic coil 32 and then touches it to stop it.

Die Kugel-Kamera muss nicht unbedingt komplett drehen, sondern es reicht für viele Anwendungen, nur eine leichte Schwenkung in zwei Achsen (zweidimensionale Bewegung - hoch, runter, rechts, links und damit auch jede beliebige Kombination zwischen diese vier Richtungen), die auf viele Wege erreicht werden kann. Wie ein Auge, wurden sie das Objekt verfolgen und damit scharfe Fotos immer schießen auch wenn Objekte sich bewegen würden. Baut man zwei solche Kugel-Kameras auf einem Träger-Gerät (z.B. Smartphone, Laptop, Tablett-PC, Webcam etc.) in einem kleinen Abstand voneinander, kann man Stereo-Bilder oder 3D-Aufnahmen erzielen.The ball camera does not necessarily have to rotate completely, but for many applications it is sufficient to just pan slightly in two axes (two-dimensional movement - up, down, right, left and therefore any combination between these four directions), which can be achieved in many ways. Like an eye, they would follow the object and thus always take sharp photos even if objects were moving. If you build two such ball cameras on a carrier device (e.g. smartphone, laptop, tablet PC, webcam etc.) a short distance from each other, you can achieve stereo images or 3D recordings.

Die 13 zeigt eine Variante, die in einem Smartphone eingebaut ist, wobei die Kugel-Kamera zusätzlich in der optischen Achse rotierbar ist. Diese Variante ist interessant, weil egal wie gerade oder schräg man das Smartphone beim Fotografieren hält, stets gute gerade Bilder entstehen, wenn diese Funktion aktiviert ist. Im Videomodus wird die Kugelkamera so gedreht, dass die Aufnahmen perfekt waagerecht entstehen, sodass man keine Fehler mehr mit der unterschiedlichen Haltungen der Smartphone bei Video- oder Bildaufnahmen macht. Für die Drehung kann eine einfache Schwerpunkt-Verlagerung nach unten oder ein kleines elektrisch bewegbares oder kippbares Gewicht 35 dienen, das in die Kugel-Kamera eingebaut ist, das die Kugelkamera stets so ausrichtet, dass die Bilder perfekt in vertikaler Lage aufgenommen werden. In dem Fall dass man Videos aufnehmen möchte, sobald im Videomodus eingeschaltet wird, wird das Gewichts-Stück 35 elektrisch um die optischen Achse 36 um 90° gedreht und dann kann man Videoaufnahmen machen wobei die Videoaufnahmen stets im horizontalen Lage erfolgen, auch beim Drehen der Smartphone in beliebige Richtung.The 13 shows a variant that is built into a smartphone, where the ball camera can also be rotated on the optical axis. This variant is interesting because no matter how straight or at an angle you hold the smartphone when taking photos, you will always get good, straight pictures if this function is activated. In video mode, the ball camera is rotated so that the images are perfectly horizontal, so that you no longer make mistakes with the different positions of the smartphone when taking videos or pictures. The rotation can be done by simply shifting the center of gravity downwards or by using a small electrically movable or tiltable weight 35 that is built into the ball camera, which always aligns the ball camera so that the images are taken in a perfectly vertical position. If you want to record videos, as soon as you switch on the video mode, the weight 35 is electrically rotated 90° around the optical axis 36 and you can then take videos, with the video recordings always being made in a horizontal position, even when you turn the smartphone in any direction.

Auf der 14 (a, b, c, d) sind einige Einsatz-Beispiele der Erfindung dargestellt.On the 14 (a, b, c, d) some examples of application of the invention are shown.

Die 15 zeigt einen Smartphone 37, bei dem die Kugel-Kamera 3 am Rand oder noch besser am Eck 38 eingebaut ist, wobei eine Drehung von vorne nach hinten eine über 180° Bild-Aufnahme ermöglicht. Der Erfassungswinkel kann bis zu 300° betragen, wenn man bedenkt, dass die Kamera auch schräg nach unten, sowohl vorne, als auch hinten, gerichtet werden kann (wenn man z.B. das Smartphone senkrecht hält).The 15 shows a smartphone 37 in which the spherical camera 3 is installed on the edge or, even better, on the corner 38, whereby a rotation from front to back enables an image to be taken over 180°. The angle of detection can be up to 300°, if you consider that the camera can also be directed diagonally downwards, both front and back (if you hold the smartphone vertically, for example).

16 zeigt eine Variante, wobei die Bimetall-Elemente nicht direkt unter Strom stehen, sondern indirekt durch je eine feine und sehr kleine Heizspirale (Heizwendel) 12 erwärmt werden. Diese Methode ist etwas komplizierter, funktioniert aber ebenso sehr zuverlässig. Die feine Heizspirale ist sehr dünn und ist ähnlich wie die Heizwendel einer Glühkerze in Mikroformat gestaltet. Auch eine Glühwendel kann dafür verwendet werden. Die Heizspirale kann das Bimetall-Element umschließen, berühren oder einfach in unmittelbarer Nähe eingebaut werden. Auch andere Heizelemente, wie z.B. elektrische Keramik-Heizelemente sind dafür gut geeignet. 16 shows a variant in which the bimetal elements are not directly powered, but are heated indirectly by a fine and very small heating coil (heating coil) 12. This method is a little more complicated, but works just as reliably. The fine heating coil is very thin and is designed in a micro format similar to the heating coil of a glow plug. A glow coil can also be used for this. The heating coil can enclose the bimetal element, touch it or simply be installed in close proximity. Other heating elements, such as electric ceramic heating elements, are also well suited for this.

Wie in der 17 dargestellt, können auch die Heizelemente, Heizwendel oder Glühwendel mit je eine Diode 16 ausgestattet werden, die dann so angeordnet sind, dass bei eine Stromfluss einen der Wendel erwärmt oder erhitzt wird und bei umgekehrter Stromfluss, die andere. Das hat den Vorteil, weil in dem Fall zwei Bimetall-Heiz-Elemente mit nur zwei, statt vier Leitungen gekoppelt sind. Alleine der Stromfluss-Umpolung bestimmt welches der Bimetall-Elemente erwärmt oder erhitzt wird.Like in the 17 As shown, the heating elements, heating coil or filament can also be equipped with a diode 16 each, which are then arranged in such a way that when one current flows, one of the coils is warmed or heated and when the current flows in the opposite direction, the other. This has the advantage that in this case two bimetal heating elements with only two, instead of four lines. The reversal of the current flow alone determines which of the bimetal elements is heated or warmed.

BEZUGSZEICHENLISTE:LIST OF REFERENCE SYMBOLS:

11
Kamera-Sensor / BildsensorCamera sensor / image sensor
22
optische Begleitelementeaccompanying optical elements
33
kugelförmigen Gehäuse / Kugel-Kameraspherical housing / spherical camera
44
Hohlsphären-GehäuseHollow sphere housing
55
Bimetall-SpiralfederBimetal spiral spring
66
Steuerungsteering
77
Achseaxis
88th
Kardan-AufhängungCardan suspension
99
flexible Leitungflexible cable
1010
Strom-Leitungen Stromleitung für Bimetall-SpiralfederPower cables Power cable for bimetal spiral spring
1111
Kamera-Träger-GehäuseCamera carrier housing
1212
Heizspirale / WedelHeating coil / fan
1313
vereinfachte Kardanaufhängung mit nur zwei Achsensimplified cardan suspension with only two axles
1414
Arm (Aufhängungs-Teil)Arm (suspension part)
1515
DrehgelenkSwivel joint
1616
Halbleiterdiode (auch 16A und 16B)Semiconductor diode (also 16A and 16B)
1717
LichtfensterLight window
1818
Elektroaktiver KunststoffElectroactive plastic
1919
KuppeHilltop
2020
Rück-StellfederReturn spring
2121
Ruhe-Position-DauermagnetRest position permanent magnet
2222
Ferromagnet-Bereich oder Ferromagnet-KörperFerromagnetic area or ferromagnetic body
2323
Beleuchtungselemente / Laserdioden / LeuchtdiodenLighting elements / laser diodes / light-emitting diodes
2424
HohlzylinderHollow cylinder
2525
ferromagnetischer Ringferromagnetic ring
2626
ElektromagnetspuleElectromagnetic coil
2727
DauermagnetringPermanent magnet ring
2828
Stereo-MikrofonStereo microphone
2929
Schall-QuelleSound source
3030
Konkav-BildsensorenConcave image sensors
3131
StiftPen
3232
Elektromagnetspule für den StiftElectromagnetic coil for the pen
3333
Bimetall-Elemente in Form von Bändern / StreifenBimetallic elements in the form of bands / strips
3434
SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
3535
Gewichts-StückWeight piece
3636
optische Achseoptical axis
3737
Mobiltelefon / SmartphoneMobile phone / smartphone
3838
Eck des MobiltelefonsCorner of the mobile phone

Claims (16)

Antriebs-System für eine Kamera (1, 2, 3) eines als Bild- und/oder Videoaufnahmegerät ausgebildeten Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4), wobei das Antriebs-System mit der Kamera (1, 2, 3) gekoppelt ist, wobei die Kamera (1, 2, 3) ein eigenes Kamera-Gehäuse (3) umfasst, das frei drehbar ist und innerhalb des Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4) eingebaut ist, wobei das Antriebs-System aus - mindestens einer Bimetall-Spiralfeder (5), die in Form einer Spirale gebaut ist und die mit einem Ende mit dem frei drehbaren Kamera-Gehäuse (3) und mit dem anderen Ende mit dem Träger-Gerät (11, 37, 4) gekoppelt ist, und die bei Erwärmung oder Erhitzung ein Drehmoment erzeugt, - Stromleitungen (10), die mit der Bimetall-Spiralfeder (5) gekoppelt sind, - einer Auswerteeinheit oder Steuerung (6), die mit der Bimetall-Spiralfeder (5) gekoppelt ist und sie unter Strom setzt, wobei sie dadurch erwärmt oder erhitzt wird, besteht, wobei mehrere Bimetall-Spiralfedern (5) eingebaut sind, die so angeordnet sind, dass sie die Kamera (1, 2, 3) um verschiedene Achsen drehen können.Drive system for a camera (1, 2, 3) of a camera carrier device (11, 37, 4) designed as an image and/or video recording device, wherein the drive system is coupled to the camera (1, 2, 3), wherein the camera (1, 2, 3) comprises its own camera housing (3) which is freely rotatable and is installed within the camera carrier device (11, 37, 4), wherein the drive system consists of - at least one bimetallic spiral spring (5) which is constructed in the form of a spiral and which is coupled at one end to the freely rotatable camera housing (3) and at the other end to the carrier device (11, 37, 4), and which generates a torque when heated or heated, - power lines (10) which are coupled to the bimetallic spiral spring (5), - an evaluation unit or control (6) which is coupled to the bimetallic spiral spring (5) and energizes it, thereby warming or heating it, wherein a plurality of bimetallic spiral springs (5) are installed, which are arranged so that they can rotate the camera (1, 2, 3) about different axes. Antriebs-System nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (1, 2, 3) ein eigenes, vorzugsweise kugelförmig gebautes, Gehäuse (3) umfasst, das innerhalb des Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4) drehbar ist und das in einer Hohlsphäre (4) mit Lichtfenstern platziert ist, die Bestandteil des Gehäuses des Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4) ist.Drive system according to Patent claim 1 , characterized in that the camera (1, 2, 3) comprises its own, preferably spherical, housing (3) which is rotatable within the camera carrier device (11, 37, 4) and which is placed in a hollow sphere (4) with light windows which is part of the housing of the camera carrier device (11, 37, 4). Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Drehachse mindestens zwei gegeneinander arbeitende BimetallSpiralfedern (5) eingebaut sind, die separat mit Strom versorgt sind.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that at least two bimetallic spiral springs (5) working against each other are installed per rotation axis and are separately supplied with power. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Beleuchtungselemente, vorzugsweise Leuchtdioden oder Laserdioden, dessen Licht im sichtbaren Licht Spektrum oder im Infrarot Bereich liegt, mit der drehbaren Kamera (1, 2, 3) integriert sind und mit bewegbar sind.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that one or more lighting elements, preferably light-emitting diodes or laser diodes, whose light lies in the visible light spectrum or in the infrared range, are integrated with the rotatable camera (1, 2, 3) and can be moved with it. Antriebs-System nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppen der Kamera (1, 2, 3) in einer bestimmten Position über einen in die Hohlsphäre (4) eingebauten elektromagnetisch herausfahrbaren Stift und die dazugehörige Elektromagnet-Spule (26), der die Kamera (1, 2, 3) berührt und am Weiterdrehen hindert, erfolgt.Drive system according to one of the Patent claims 2 until 4 , characterized in that the stopping of the camera (1, 2, 3) in a certain ten position via an electromagnetically extendable pin built into the hollow sphere (4) and the associated electromagnet coil (26), which touches the camera (1, 2, 3) and prevents it from rotating further. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System zweifach vorhanden ist und für eine 3D-Bilderfassung konzipiert ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the system is present in duplicate and is designed for 3D image acquisition. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera aus dem Kamera-Träger-Gerät (11, 37, 4) elektromagnetisch leicht herausfahrbar ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the camera can be easily moved out of the camera carrier device (11, 37, 4) electromagnetically. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (6) mit einem Schall-Quellen-Erfassungs-System (28) gekoppelt ist, das so konzipiert ist, dass die dementsprechenden Bimetall-Spiralfedern (5) aktiviert werden, wodurch die Kamera sich in Schall-Quelle-Richtung dreht.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the control (6) is coupled to a sound source detection system (28) which is designed to activate the corresponding bimetallic spiral springs (5), whereby the camera rotates in the sound source direction. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (1, 2, 3) in einer Kardanaufhängung (8) angebracht ist, an deren Achsen mindestens je eine Bimetall-Spiralfeder (5) eingebaut ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the camera (1, 2, 3) is mounted in a cardan suspension (8), on the axes of which at least one bimetallic spiral spring (5) is installed. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (1, 2, 3) gesteuert innerhalb des Träger-Geräts (11, 37, 4) um die optische Achse rotierbar ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the camera (1, 2, 3) is rotatable about the optical axis within the carrier device (11, 37, 4) in a controlled manner. Antriebs-System nach einem der Patentansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder, die mit der Kamera (1, 2, 3) und der Hohlsphäre (4) gekoppelt ist, als Rückstellefeder eingebaut ist.Drive system according to one of the Patent claims 2 until 10 , characterized in that a spring which is coupled to the camera (1, 2, 3) and the hollow sphere (4) is installed as a return spring. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (1, 2, 3) am Rande oder am Eck des Kamera-Träger-Geräts (11, 37, 4) eingebaut ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the camera (1, 2, 3) is installed on the edge or at the corner of the camera carrier device (11, 37, 4). Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (1, 2, 3) lediglich auf einer Achse drehbar ist mit zwei Bildmotiv-Erfassungs-Hauptpositionen von 0° und 180°, wobei 0° für Bild- / Video-Aufnahmen aus der Vorderseite und 180° für Bild- / Video-Aufnahmen aus der Rückseite des Kamera Träger-Geräts (11, 37, 4) bedeutet.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the camera (1, 2, 3) is rotatable on only one axis with two main image subject capture positions of 0° and 180°, where 0° means image/video recordings from the front and 180° means image/video recordings from the back of the camera carrier device (11, 37, 4). Antriebs-System nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Bildmotiv-Erfassungs-Zwischen-Positionen von 0° bis 180° eingenommen werden können.Drive system according to Patent claim 13 , characterized in that further image motif detection intermediate positions from 0° to 180° can be taken. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (1) der Kamera (1, 2, 3) nicht flach, sondern konkav geformt ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the image sensor (1) of the camera (1, 2, 3) is not flat but concave. Antriebs-System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall-Spiralfedern (5) mit Halbleiter-Dioden (16, 16A, 16B) gekoppelt sind, die einen Strom abhängig von der Stromflussrichtung auf eine bestimmte Bimetall-Spiralfeder (5) umleiten.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the bimetallic spiral springs (5) are coupled to semiconductor diodes (16, 16A, 16B) which divert a current to a specific bimetallic spiral spring (5) depending on the direction of current flow.
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