CN108604045B - 成像设备 - Google Patents

Abstract

提供用于无人机上的相机的稳定成像的系统和方法。可在相机中设置镜头锁定装置，以在镜头对焦于物体完成时将光学镜头固定于对焦位置，使得即使当无人机处于飞行中时，镜头也不会移动或振动。按压件(260)可以是抵靠承载光学镜头的镜头载体(210)并对镜头载体(210)施加压力的弹性板或弹簧片。由于光学镜头固定于对焦位置，因此可获得稳定的成像，并且捕获图像不会由于失焦而模糊。

Description

成像设备

技术领域

本发明涉及成像领域，具体涉及一种配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置、一种固定镜头模块的方法、一种用于捕获图像的成像设备、一种通过成像设备捕获图像的方法、一种用于稳定搭载物的增稳平台和一种可移动物体。

背景技术

例如无人机(UAV)的空中飞行器已被开发用于广泛的应用，包括摄像、监视、搜索和救援操作、勘探以及其他领域。这种无人机可携带机载相机以捕捉静止图像和视频图像。在例如航空摄像的应用中需要稳定的图像。

无人机在图像捕获过程中经受振动。振动可以是由螺旋桨等无人机的推进单元传播的高频振动和低频振动。振动也可以从例如空气湍流或风等环境中引入。振动可以由设置于无人机和承载相机的增稳平台之间的例如橡胶球的阻尼设备进行部分滤除，并由例如三轴云台的增稳平台进行补偿。

发明内容

提供了用于无人机上的相机的稳定成像的系统和方法。在对焦完成时，可能需要将光学镜头的位置固定于对焦位置，使得捕获图像可以不受到镜头振动或失焦的不利影响。在本公开的一些实施例中，可在相机中设置镜头锁定装置，以在镜头对焦于物体完成时将光学镜头固定于对焦位置，使得镜头不移动或振动，并且确保对物体的对焦。在一些情况下，镜头锁定装置可以是抵靠镜头模块的按压件，并且当镜头模块处于对焦位置时对镜头模块施加压力。例如，所述按压件可以是弹性板或弹簧片。按压件与镜头模块的抵靠可通过例如凸轮的致动器或电磁体进行控制。本发明还提供一种承载具有镜头锁定装置的成像系统的增稳平台和一种承载所述增稳平台的无人机(UAV)。

本发明的一个方面可包括配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置、配置为通过沿所述镜头模块的光轴平移而对焦于物体上的镜头模块，其中所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时通过对所述镜头模块施加压力以固定所述镜头模块的位置。

本发明的另一方面还可以包括一种固定镜头模块的方法，所述方法包括通过沿镜头模块的光轴平移镜头模块以将镜头模块对焦于物体；以及当镜头模块处于对焦位置时，通过镜头锁定装置固定镜头模块的位置，其中所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时对所述镜头模块施加压力。

本发明的另一方面还可以包括一种用于捕获图像的成像设备，所述成像设备包括配置为通过沿镜头模块的光轴平移而对焦于物体的镜头模块，和配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，其中，所述镜头锁定装置配置为当镜头模块处于对焦位置时通过在镜头模块上施加压力以固定镜头模块的位置。

本发明的另一方面还可以包括通过成像设备捕捉图像的方法，所述方法包括：通过沿镜头模块的光轴平移镜头模块以将镜头模块对焦于物体；当镜头模块处于对焦位置时，通过镜头锁定装置固定镜头模块的位置，其中所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时对所述镜头模块施加压力；以及当镜头模块固定于对焦位置时，捕获物体图像。

本发明的另一方面还可以包括用于稳定搭载物的增稳平台，所述增稳平台包括：包括多个可相对彼此移动的框架部件的框架组件，所述框架组件配置为支撑所述搭载物；以及配置为允许所述多个框架部件相对于彼此移动的多个致动器，其中所述搭载物是用于捕获图像的成像设备，所述成像设备包括：配置为通过沿镜头模块的光轴平移而对焦于物体的镜头模块；以及配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，其中所述镜头锁定装置配置为当镜头模块处于对焦位置时通过对镜头模块施加压力以固定镜头模块的位置。

本发明的另一方面还可以包括可移动物体，包括：主体；一个或多个由所述主体承载并配置为实现所述可移动物体的移动的推进单元；以及用于稳定搭载物的增稳平台，所述增稳平台包括：多个可相对彼此移动的框架部件，所述框架组件配置为支撑所述搭载物；以及配置为允许所述多个框架部件相对彼此移动的多个致动器，其中所述搭载物是用于捕获图像的成像设备，所述成像设备包括：配置为通过沿所述镜头模块的光轴平移而对焦于物体的镜头模块；以及配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，其中所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时通过对所述镜头模块施加压力以固定所述镜头模块的位置。

应该理解，可以单独地、共同地或彼此组合地认识本发明的不同方面。本文所述的本发明的各个方面可以应用于下文阐述的任何特定应用，或用于任何其他类型的可移动物体。本文对例如无人机的飞行器的任何说明均可适用于和用于例如任何载运工具的任何可移动物体。此外，本文公开的在空中运动(例如，飞行)的情景下的系统、设备和方法也可以应用于其他类型的运动的情况下，例如在地面或水上的移动、水下运动或太空运动。

通过阅读说明书、权利要求书和附图，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。

援引加入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被明确地和单独地指出通过引用并入。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中特别阐述。通过参考以下详细描述来获得对本发明的特征和优点的更好理解，其中阐述了利用本发明的原理的说明性实施例以及实施例附图如下：

图1示出了根据本发明的一些实施例的未设置镜头锁定装置的镜头模块。

图2示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹性板的镜头锁定装置的镜头模块。

图3示出了根据本发明一些实施例的具有包括凸轮和弹性板的镜头锁定装置的镜头模块。

图4示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹簧片的镜头锁定装置的另一镜头模块。

图5示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹簧片的镜头锁定装置的另一镜头模块。

图6示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块。

图7示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块。

图8示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块，其中镜头模块的位置是固定的。

图9示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块，其中镜头模块的位置不固定。

图10示出了根据本发明的实施例的固定镜头模块的方法的流程图。

图11示出了根据本发明的实施例的利用成像设备捕获图像的方法的流程图。

图12示出了根据本发明的实施例的承载成像设备的可移动物体。

具体实施方式

本发明中所描述的系统和方法允许通过在完成对焦时将镜头的位置固定于对焦位置以对无人机上的相机进行稳定成像。从无人机和飞行环境向无人机的机载相机引入的振动只能由阻尼设备和云台进行部分滤除或补偿，因此相机可能仍会经受振动，这可能对成像质量产生不利影响，并使得所捕获的图像模糊。在本公开的一些实施例中，可以在相机中设置镜头锁定装置，以在将镜头对焦到物体完成时，将光学镜头固定于对焦位置，使得镜头不移动或振动并且确保对物体的对焦。在一些情况下，镜头锁定装置可以是抵靠镜头模块的按压件，并且当镜头模块处于对焦位置时对镜头模块施加压力。可替换地，按压件可恒定抵靠镜头模块，且按压件与镜头模块之间的摩擦力可被设计为小于对焦模块(例如，驱动镜头模块沿光轴平移的电机)产生的力，但大于由镜头模块的振动产生的惯性力。

图1示出了根据本发明的一些实施例的未提供镜头锁定装置的镜头模块。镜头模块100包括镜头载体110、对焦模块120、传感器板130以及安装于传感器板130上的图像传感器140。所述镜头载体可以在其上承载一个或多个光学镜头。所述光学镜头可采集来自待捕获物体的光线。所述对焦模块可以是自动对焦(AF)模块或手动对焦模块，并且配置为接收所述镜头载体并连接至所述传感器板。

在一些情况下，所述AF模块可设置为镜筒，所述镜头载体可通过所述镜筒沿所述一个或多个光学镜头的光轴O移动。在一些情况下，所述AF模块可包括驱动机构，以响应于指示镜头模块对焦于物体上的过程是否完成的信号而驱动镜头载体沿光轴来回移动。在一些实施例中，驱动机构是音圈电机(VCM)。所述音圈电机是一种线性直流电机，其中，通过在电机端子间施加电压，电机可以向一个方向运动，以及通过反转所施加电压的极性，电机可以向相反的方向运动。VCM可以包括例如磁壳体的固定不动部和例如线圈部的可移动部。在一些情况下，VCM的磁壳体和线圈部均可设置于AF模块中。当电流供给线圈时，可驱动线圈部在磁壳体内沿光轴O平移。所述镜头载体可通过卡合、螺钉、螺纹连接、焊接或粘合的方式安装于线圈部上，使得镜头载体可通过VCM沿光轴O移动。可替换地，VCM的线圈部可设置于镜头载体中，使得当电流供给线圈时，镜头载体可沿着光轴O移动。

所述对焦模块可安装于可承载至少一个光学传感器的所述传感器板上。所述光学传感器可接收通过光学镜头传送的光并将所接收到的光转换为电信号，从而可生成捕获物体的图像。

镜头模块可设置于承载于可移动物体上的相机中。所述可移动物体可以是例如飞行器的载运工具。例如，所述飞行器可以是固定翼机(例如飞机、滑翔机)、旋转翼机(例如直升机、旋翼飞行器)、具有固定翼和旋翼的飞行器，或者固定翼和旋翼均不具有的飞行器(例如飞艇、热气球)。在一些实施例中，所述飞行器是无人机(UAV)。相机可经受无人机传播的振动和无人机执行飞行的环境引入的振动。来自无人机的振动可由例如螺旋桨的无人机推进单元产生。来自环境的振动可能由空气湍流或风力产生。振动可由例如橡胶球的阻尼设备进行部分滤除，并可以由例如三轴云台的增稳平台进行补偿。然而，未经滤除的振动可能会传播到无人机上的相机，使得镜头模块在图像捕获期间振动。镜头模块经受的振动可使镜头沿光轴来回移动，使得光学镜头的焦点位置在图像捕获期间不稳定，并且捕获的图像可能模糊。

图2示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹性板的镜头锁定装置的镜头模块。所述镜头模块200可包括镜头载体210、自动对焦(AF)模块220和传感器板(未示出)。镜头载体可在其上承载至少一个光学镜头，以接收来自目标物体的光。在一些情况下，镜头载体可设置为筒形。例如，镜头载体可设置为其中安置有至少一个光学镜头的空心圆柱体。镜头载体可安置于AF模块中，例如在由AF模块的侧壁包围的内部空间内。所述镜头载体可相对于AF模块移动。AF模块可包括驱动机构230，以驱动镜头载体沿所述至少一个镜头的光轴O来回移动。例如，所述驱动机构可以是音圈电机，其响应于指示镜头模块对焦在物体上的过程是否完成的信号来沿光轴移动镜头载体。传感器板和AF模块可安置于相机框架280上。

镜头锁定装置可包括按压件260、致动器250和动力源240。按压件可定位为靠近镜头载体。在一些情况下，按压件可设置在靠近镜头载体的周壁。在一些实施例中，按压件设置于镜头载体的与AF模块的驱动机构相反的一侧。当镜头载体处于对焦位置时，按压件可对镜头载体施加压力。在一些实施例中，当镜头载体处于对焦位置时，按压件抵靠镜头载体的周壁。

在一些实施例中，按压件可以是可通过在其上施加压力而变形的弹性件。例如，所述弹性件可以是弹性板。弹性板的两个侧端可以是固定的，并且弹性板的中间部分可通过施加于其上的外力而沿垂直于弹性板的延伸表面的方向变形。如果除去施加于其上的外力，则弹性板可返回初始位置。在一些情况下，弹性板可设置于AF模块上的AF模块的周壁的一部分被移除的位置处。弹性板的两个侧端可固定于AF模块的周壁上，并且弹性板的中间部分可沿大致垂直于弹性板的延伸表面并且也大致正交于镜头载体的光轴的方向变形。按压件可沿与镜头载体的光轴大致正交的方向对镜头载体施加压力。弹性板可由例如铍铜的材料制成。

在一些实施例中，只有当相机的对焦过程完成且镜头载体处于对焦位置时，按压件才抵靠镜头载体。换言之，当对焦过程正在进行时，例如当镜头载体被驱动机构驱动以沿光轴平移时，按压件不可以接触镜头载体及向镜头载体施加压力。按压件可由致动器250驱动，以控制接触镜头载体并在镜头载体上施加压力的时机。在一些实施例中，所述致动器是凸轮。所述凸轮可以是以往复方式按压所述按压件的偏心轮。例如，凸轮可以通过例如电机的动力源240旋转，使得凸轮在凸轮突起接触按压件时施力于按压件。

电机可响应于从AF模块接收的信号而旋转以使凸轮与按压件接触。在一些情况下，从AF模块接收的信号可以是指示对焦过程是否完成的信号。当从AF模块接收到指示对焦过程完成的信号并且镜头载体处于对焦位置时，电机可以旋转以使凸轮与按压件接触。

当按压件被凸轮推动以抵靠镜头载体时，在按压件与镜头模块之间可产生摩擦力。所述摩擦力可设计为确保在按压件按压到镜头载体上时镜头载体的位置可以被固定。例如，可通过考虑包括镜头载体经受的最大振动、按压件材料特性、镜头载体材料特性、凸轮的施加力等各种因素来设计或预先确定摩擦力。按压件与镜头模块之间的摩擦力可大于由镜头载体的振动所产生的惯性力，使得当镜头载体处于对焦位置时，镜头载体不会沿光轴移动或相对于AF模块振动。如果镜头载体固定于对焦位置，则可以获得稳定的图像，例如捕获的图像不会由于失焦而模糊。

可替换地，无论镜头载体的位置如何，按压件都可恒定抵靠所述镜头载体。换言之，即便当镜头载体被驱动机构驱动以沿光轴平移时，按压件在整个对焦和捕获过程期间可以接触镜头载体并向镜头载体施加压力。在这种情况下，可以不设置凸轮以将按压件推抵至镜头载体。在一些情况下，按压件可以恒定抵靠镜头载体的周壁，并且因此在按压件和镜头载体之间恒定地产生摩擦力。

摩擦力可设计为确保镜头载体在镜头载体处于对焦位置时的位置，同时镜头载体在对焦过程中可沿光轴移动。在一些实施例中，按压件与镜头载体之间的摩擦力可以小于驱动机构产生的力，但大于由镜头载体的振动产生的惯性力。例如，按压件与镜头载体之间的动摩擦力可以小于驱动机构的驱动力，使得驱动机构在对焦过程中可以使镜头载体沿镜头载体的光轴移动。静摩擦力可大于镜头载体的最大振动所产生的惯性力，使得当镜头载体处于对焦位置时，镜头载体不会沿光轴移动或相对于AF模块振动。摩擦力可通过考虑包括镜头载体经受的最大振动、按压件材料特性、镜头载体材料特性、凸轮的施加力等各种因素来设计。

图3示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹性板的镜头锁定装置的镜头模块。图3是图2的俯视图，表示按压件260与镜头载体210的位置关系。镜头载体可承载至少一个光学镜头并可设置于AF模块220的内部空间内。可通过AF模块的驱动机构230驱动镜头载体沿光轴相对于AF模块移动。驱动机构可以是音圈电机。

按压件260可设置于镜头载体的与AF模块的驱动机构相反的一侧。可替换地，可将按压件设置为靠近AF模块的驱动机构。在一些实施例中，按压件是弹性板。弹性板的两个侧端可固定于AF模块的周壁上，并且弹性板的中间部分可沿大致垂直于弹性板的延伸表面并且也大致正交于镜头载体的光轴的方向变形。在一些实施例中，弹性板沿与光轴大致正交的方向F对镜头载体施加压力。可替换地，弹性板可沿相对于光轴大致倾斜的方向F对镜头载体施加压力。从弹性板施加的压力可在镜头载体处于对焦位置时将镜头载体固定于对焦位置。弹性板可以是可变形以接触镜头载体或恒定接触镜头载体的弹性板。

在一些实施例中，所述弹性板可由致动器250驱动。在一些实施例中，所述致动器是凸轮。凸轮可通过电机240旋转，以控制弹性板与镜头载体接触的时机。电机可响应于从AF模块接收到的信号而旋转以使凸轮与弹性板接触。从AF模块接收的信号可以是指示对焦过程是否完成并且镜头载体处于对焦位置的信号。

在一些实施例中，可以在弹性板接触镜头载体的一侧设置至少一个摩擦垫270。通过所述摩擦垫和镜头载体周壁之间的接触可提供固定镜头载体位置的摩擦力。可选择摩擦垫的材料以提供与镜头载体间充分的摩擦力。摩擦垫可由例如橡胶的材料制成。如上所述，摩擦垫可以仅当镜头载体处于对焦位置时才被按压以与镜头载体接触，或者不管镜头载体的位置如何，摩擦垫都可恒定抵靠镜头载体。

图4示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹簧片的镜头锁定装置的另一镜头模块。镜头载体310可承载至少一个光学镜头并设置于AF模块320的内部空间内。通过例如音圈电机的AF模块的驱动机构330，可驱动镜头载体相对于AF模块沿镜头载体的光轴O移动。

镜头锁定装置可包括按压件360、致动器350和动力源340。按压件360可设置于镜头载体的与AF模块的驱动机构相反的一侧。按压件可沿与光轴大致正交的方向对镜头载体施加压力。完成对焦过程之后，从按压件施加的压力可将镜头载体固定于对焦位置。在一些实施例中，所述按压件是弹簧片。所述弹簧片可由例如弹簧钢的金属材料制成。可替换地，所述弹簧片可由塑料材料制成。

弹簧片的固定端可固定于其上安置有传感器板(未示出)和AF模块的相机架380上。弹簧片的固定端可通过例如螺栓、螺钉或螺母的固定方式固定于相机架。可替换地，弹簧片的固定端可通过焊接或粘合固定于相机架。弹簧片的自由端可设置为靠近镜头载体。在一些情况下，弹簧片的自由端可设置为靠近镜头载体的周壁。在一些实施例中，弹簧片的自由端位于镜头载体的与AF模块的驱动机构相反的一侧。当镜头载体处于对焦位置时，弹簧片的自由端可对镜头载体施加压力并将镜头载体固定于对焦位置。

在一些实施例中，仅当相机的对焦过程完成并且镜头载体处于对焦位置时，弹簧片的自由端抵靠镜头载体。可替换地，不管镜头载体的位置如何，弹簧片的自由端可恒定抵靠镜头载体。弹簧片的自由端可由致动器350驱动以控制接触镜头载体和施加压力至镜头载体的时机。在一些情况下，所述致动器是凸轮。凸轮可通过例如电机的动力源340旋转，使得当凸轮的突起接触弹簧片时凸轮施力于弹簧片的自由端。电机可响应于从AF模块接收的信号而旋转以使凸轮与弹簧片接触。在一些情况下，从AF模块接收的信号可以是指示对焦过程是否完成的信号。

当弹簧片的自由端被凸轮推动以抵靠镜头载体时，弹簧片的自由端和镜头模块之间可产生摩擦力。可设计摩擦力以确保在将弹簧片的自由端按压至镜头载体上时可固定镜头载体的位置。

图5示出了根据本发明的一些实施例的具有包括凸轮和弹簧片的镜头锁定装置的另一镜头模块。图5是图4的俯视图，示出了按压件360与镜头载体310之间的位置关系。镜头载体可承载至少一个光学镜头并设置于AF模块320的内部空间内。AF模块的驱动机构330可驱动镜头载体相对于AF模块沿镜头载体的光轴移动。所述驱动机构可以是音圈电机。

按压件360可设置于镜头载体的与AF模块的驱动机构相反的一侧。在一些实施例中，所述按压件是弹簧片。弹簧片的固定端可固定于其上设置有传感器板(未示出)和AF模块的相机架380上。弹簧片的自由端可设置为靠近镜头载体。弹簧片的自由端可沿与光轴基本正交的方向F对镜头载体施加压力。可替换地，弹簧片的自由端可沿相对于光轴大致倾斜的方向F对镜头载体施加压力。当镜头载体处于对焦位置时，从弹簧片自由端施加的压力可将镜头载体固定于对焦位置。

在一些实施例中，弹簧片的自由端可由例如凸轮的致动器350驱动。通过例如电机的动力源340可使凸轮旋转，从而控制弹簧片的自由端与镜头载体的周壁接触的时机。电机可响应于从AF模块接收到的指示对焦过程是否完成且镜头载体处于对焦位置的信号而旋转，以使凸轮接触弹簧片的自由端。

在一些实施例中，摩擦垫370可设置在弹簧片的自由端与镜头载体接触的一侧。通过摩擦垫和镜头载体周壁间的接触可提供固定镜头载体位置的摩擦力。可选择摩擦垫的材料以提供与镜头载体间充分的摩擦力。摩擦垫可由例如橡胶的材料制成。如上所述，摩擦垫可以只有当镜头载体处于对焦位置时才被按压以与镜头载体接触，或者不管镜头载体的位置如何，摩擦垫都可恒定抵靠镜头载体。

图6示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块。镜头载体410可承载至少一个光学镜头并可通过AF模块的驱动机构430驱动而沿镜头载体的光轴O移动。所述驱动机构可以是设置于镜头载体一侧的音圈电机。

镜头锁定装置460可设置于镜头载体一侧。镜头锁定装置可配置为当镜头载体处于对焦位置时固定镜头载体的位置。在一些情况下，镜头锁定装置位于镜头载体的与AF模块的驱动机构相反的一侧。镜头锁定装置可沿大致正交于光轴的方向对镜头载体施加压力。当对焦过程完成时，从镜头锁定装置施加的压力可将镜头载体固定于对焦位置。

图7示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块。镜头锁定装置460可包括用以控制按压件4604对镜头载体410的抵靠的电磁体4602。电磁体可以是通过施加于电磁体的绕组上的电流产生磁场的磁体。通过控制绕组中的电流的通/断或电流量，可快速产生和改变磁场。电磁体可收容于镜头锁定装置的壳体4601内。

按压件可以是例如金属板或塑料板的弹性件。在一些情况下，按压件可以是可通过施加于其上的外力而沿大致垂直于其延伸表面的方向变形的弹性板。如果除去施加于其上的外力，则弹性板可返回初始位置。弹性板可沿大致正交于镜头载体光轴的方向对镜头载体施加压力。弹性板的两侧端可分别固定于镜头锁定装置壳体的相对侧壁，弹性板的中间部分可沿垂直于弹性板的延伸表面的方向变形。

在一些实施例中，按压件是由铁制成的弹性板。当施加由电磁体产生的磁场时，弹性板的中间部分可沿垂直于弹性板的延伸表面的方向变形。垂直于弹性板的延伸表面的方向可大致正交于镜头载体的光轴。例如，当电磁体产生磁场时，弹性板可被拉向电磁体，从而朝向电磁体变形。如果电磁体没有产生磁场，则弹性板可被释放到初始位置。

可替换地，可在按压件靠近电磁体的一端设置铁块4603。所述铁块可通过例如螺栓、螺钉、螺母、焊接或粘合物的固定方式固定至按压件。可替换地，所述铁块可通过焊接或粘合固定至按压件。当电磁体产生磁场时，铁块可被拉向电磁体，从而使按压件朝向电磁体变形。如果电磁体没有产生磁场，则按压件可被释放到初始位置。

在初始位置，当相机的对焦过程完成且镜头载体处于对焦位置时，按压件可抵靠镜头载体并对镜头载体施加压力。换言之，当对焦过程正在进行时，按压件不会接触镜头载体和对镜头载体施加压力。在一些实施例中，镜头锁定装置可响应于从AF模块接收的信号而控制电磁体产生磁场。从AF模块接收的信号可以是指示对焦过程是否完成且镜头载体处于对焦位置的信号。例如，当对焦过程正在进行时，可控制电磁体产生磁场以将按压件拉离镜头载体，使得没有压力施加至镜头载体的周壁上，并且镜头载体可通过AF模块的驱动机构430的驱动而沿光轴平移。当对焦过程完成且镜头载体处于对焦位置时，可控制电磁铁不产生磁场，使得所述按压件被释放至再次抵靠镜头载体的初始位置。可施加压力至镜头载体的周壁上，并且镜头载体可通过按压件和镜头载体的周壁之间的摩擦力而固定于对焦位置。摩擦力可设计为确保在将按压件按压至镜头载体上时镜头载体的位置可被固定。例如，按压件与镜头模块之间的摩擦力可大于由镜头载体的最大振动产生的惯性力，使得当镜头载体处于对焦位置时，镜头载体不会沿光轴移动或相对于AF模块振动。

图8示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块，其中镜头模块的位置是固定的。图9示出了根据本发明的一些实施例的具有包括电磁体的镜头锁定装置的另一镜头模块，其中镜头模块的位置不固定。按压件4604可以是弹性板。按压件可位于镜头载体410与AF模块的驱动机构430相反的一侧。当按压件处于其初始位置时，按压件可沿与镜头光轴大致正交的方向F对镜头载体的周壁施加压力。可替换地，弹性板可在按压件处于其初始位置时沿相对于光轴大致倾斜的方向F对镜头载体施加压力。按压件对镜头载体的抵靠可由能够响应于从AF模块接收的信号而产生磁场的电磁体4602控制。按压件的两侧端可分别固定于镜头锁定装置的壳体的相对侧壁，且弹性板的中间部分可沿垂直于弹性板的延伸表面的方向变形。

如图8所示，当聚焦过程完成且镜头载体处于对焦位置时，可控制电磁铁不产生磁场，使得按压件被释放到再次抵靠镜头载体的初始位置。此时，可施加压力于镜头载体的周壁上，并且镜头载体可通过按压件和镜头载体的周壁之间的摩擦力而被固定于对焦位置。

如图9所示，当聚焦过程正在进行时，可控制电磁体产生磁场以将按压件拉离镜头载体。对按压件的牵拉可使按压件变形，使得按压件不与镜头载体的周壁接触，并且在按压件与镜头载体的周壁之间形成间隙G。此时，无压力施加于镜头载体的周壁上，镜头载体可沿光轴平移。在一些情况下，铁块4603可固定于按压件靠近电磁体的一端。当电磁体产生磁场时，铁块可被拉向电磁体，从而使按压件朝向电磁体变形。

图10是根据本发明的实施例的固定镜头载体的方法的流程图。方法1000可在镜头载体处于对焦位置时固定镜头载体的位置，使得当镜头对焦于物体时，镜头载体不会沿光轴移动或振动。

在步骤1002中，镜头载体可通过沿镜头模块的光轴平移镜头载体而对焦于物体。镜头载体可于其中承载至少一个光学镜头以采集来自物体的光。对焦过程可通过AF模块实现，例如AF模块的驱动机构可在对焦过程中沿镜头载体的光轴平移镜头载体。AF模块的驱动机构可以是音圈电机。AF模块可以生成指示对焦过程完成的信号。

在步骤1004中，当镜头模块处于对焦位置时，镜头模块的位置可通过镜头锁定装置固定。镜头锁定装置可配置为当镜头模块处于对焦位置时在镜头模块上施加压力。压力方向可与光轴正交。镜头锁定装置可响应于接收到的指示对焦过程完成的信号而将压力施加于镜头模块上。

在一些实施例中，镜头锁定装置是当镜头载体处于对焦位置时被致动器推动以施加压力的按压件。例如，镜头锁定装置可以是当镜头载体处于对焦位置时通过致动器由凸轮推动以施加压力的弹性板或弹簧片。压力可以是在按压件和镜头载体之间产生比由镜头载体的最大振动产生的惯性力更大的摩擦力。可替换地，镜头锁定装置是无论镜头载体的位置如何都恒定抵靠镜头载体的按压件。压力可在按压件和镜头载体之间产生小于由驱动机构产生的力、但是大于由镜头载体的振动产生的惯性力的摩擦力，使得镜头载体可在对焦过程中移动。

图11是根据本发明的实施例的利用成像设备捕捉图像的方法1100的流程图。成像设备可包括承载有至少一个光学镜头的镜头载体、实现对焦过程的AF模块以及固定镜头载体位置的镜头锁定装置。

在步骤1102中，镜头载体可通过沿镜头模块的光轴平移镜头载体而对焦于物体。在步骤1104中，当镜头模块处于对焦位置时，镜头模块的位置可由镜头锁定装置固定。镜头锁定装置可配置为当镜头模块处于对焦位置时对镜头模块施加压力，使得镜头载体可固定于对焦位置上。

在步骤1106中，当镜头载体固定于对焦位置时，成像设备可捕获物体的图像。由于镜头载体被镜头锁定装置固定于对焦位置，即使镜头载体在捕获过程中经受振动，镜头载体和由镜头载体承载的所述至少一个光学镜头也不沿光轴移动或相对于AF模块振动。

本文所述的系统、设备和方法可应用于各种各样的物体，包括可移动的物体和静止物体。本文对例如无人机的空中飞行器的任何描述可适用于和应用于任何可移动物体。本文对空中飞行器的任何描述尤其可适用于无人机。

图12是根据本发明的实施例的承载成像设备的可移动物体。可移动物体1200可以是无人机(UAV)。所述无人机可以是如本文所述的可移动物体的示例，固定镜头载体的方法和装置可应用于该示例。无人机可包括具有四个分别安置于机臂的远端的转子(未示出)的推进系统。根据无人机的机臂的数量可提供任何数量(例如，一、二、三、四、五、六或更多)的转子。

如上所述的镜头锁定装置可设置于具有可移动镜头的成像设备1202中。具有镜头锁定装置的成像设备可以是增稳平台的搭载物。增稳平台可包括：框架组件，所述框架组件包括多个相对于彼此移动的框架部件，所述框架组件配置为支撑成像设备；以及多个配置为允许所述多个框架部件相对于彼此移动的致动器。

在无人机飞行期间，会从推进系统产生振动。振动也可从例如空气湍流的环境引入无人机。只有一部分振动可被阻尼设备和增稳平台滤除或补偿，并且无人机上的成像设备仍可能经受可能对成像质量产生不利影响并使得捕捉图像模糊的振动。设置于成像设备中的镜头锁定装置可在对焦过程完成时将镜头载体和至少一个光学镜头固定于对焦位置，使得镜头不会沿光轴移动或振动，并确保对捕获物体的对焦。因此，可获得稳定的成像，例如，捕获图像不会由于失焦而模糊。

如上所述的镜头锁定装置可设置于具有手动对焦模块的成像设备1202中。镜头锁定装置可在用户手动将镜头对焦于物体上之后将镜头载体和至少一个光学镜头固定于对焦位置，使得镜头不会沿光轴移动或振动，并确保对捕获物体的对焦。

虽然在本文中已经示出和描述了本发明的优选实施例，但对本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例仅仅是作为示例而提供。本领域技术人员由此将会想到许多变化、改变和替代，而不背离本发明。应当理解，在实施本发明时可以使用在此描述的本发明的实施例的各种替代方案。本文意图以权利要求限定本发明的范围,并且这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构由权利要求所覆盖。

Claims (60)

1.一种配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，所述镜头模块配置为通过沿所述镜头模块的光轴平移而对焦于物体，其中所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时通过在所述镜头模块上施加压力而固定所述镜头模块的位置，当所述镜头模块处于所述对焦位置时，所述镜头模块的位置由抵靠所述镜头模块的按压件固定，所述按压件抵靠所述镜头模块的外侧周壁。

2.根据权利要求1所述的镜头锁定装置，其中，所述镜头模块包括配置为采集来自所述物体的光的一个或多个光学镜头。

3.根据权利要求1所述的镜头锁定装置，其中，所述压力的方向大致正交于所述光轴。

4.根据权利要求1所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件与所述镜头模块之间的摩擦力大于由所述镜头模块的振动产生的惯性力。

5.根据权利要求1所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件由电磁体驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

6.根据权利要求5所述的镜头锁定装置，其中，铁块固定于所述按压件的朝向所述电磁体的一端。

7.根据权利要求5所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件是弹性板。

8.根据权利要求1所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件由凸轮驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

9.根据权利要求8所述的镜头锁定装置，其中，所述凸轮由电机驱动。

10.根据权利要求9所述的镜头锁定装置，其中，所述电机配置为响应于指示所述镜头模块处于所述对焦位置的信号而转动所述凸轮以接触所述按压件。

11.根据权利要求8所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件是弹性板。

12.根据权利要求8所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件是弹簧片。

13.根据权利要求1所述的镜头锁定装置，其中，所述按压件沿大致正交于所述光轴的方向对所述镜头模块施加压力。

14.一种固定镜头模块的方法，所述方法包括：

通过沿镜头模块的光轴平移镜头模块以将镜头模块对焦于物体；和

当镜头模块处于对焦位置时，通过镜头锁定装置固定镜头模块的位置，其中所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于所述对焦位置时对所述镜头模块施加压力，当所述镜头模块处于所述对焦位置时，所述镜头模块的位置由抵靠所述镜头模块的按压件固定，所述按压件抵靠所述镜头模块的外侧周壁。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述镜头模块包括配置为采集来自所述物体的光的一个或多个光学镜头。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述压力的方向大致正交于所述光轴。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述按压件与所述镜头模块之间的摩擦力大于由所述镜头模块的振动产生的惯性力。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述按压件由电磁体驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，铁块固定于所述按压件的靠近所述电磁体的一端。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述按压件是弹性板。

21.根据权利要求14所述的方法，其中，所述按压件由凸轮驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述凸轮由电机驱动。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述电机配置为响应于指示所述镜头模块处于所述对焦位置的信号而转动所述凸轮以接触所述按压件。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述按压件是弹性板。

25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述按压件是弹簧片。

26.根据权利要求14所述的方法，其中，所述按压件沿大致正交于所述光轴的方向对所述镜头模块施加压力。

27.一种用于捕获图像的成像设备，所述成像设备包括：

配置为通过沿镜头模块的光轴平移而对焦于物体的镜头模块；和

配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，其中，所述镜头锁定装置配置为当镜头模块处于对焦位置时通过在镜头模块上施加压力以固定镜头模块的位置，当所述镜头模块处于所述对焦位置时，所述镜头模块的位置由抵靠所述镜头模块的按压件固定，所述按压件抵靠所述镜头模块的外侧周壁。

28.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述镜头模块包括配置为采集来自所述物体的光的一个或多个光学镜头。

29.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述成像设备进一步包括配置为接收通过所述镜头模块传输的光并将所接收的光转换为电信号的光学传感器。

30.根据权利要求29所述的成像设备，其中，所述成像设备进一步包括配置为驱动所述镜头模块沿所述光轴平移的对焦模块。

31.根据权利要求30所述的成像设备，其中，所述对焦模块包括电机以驱动所述镜头模块相对于所述光学传感器移动。

32.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述压力的方向大致正交于所述光轴。

33.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述按压件与所述镜头模块之间的摩擦力大于由所述镜头模块的振动产生的惯性力。

34.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述按压件由电磁体驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

35.根据权利要求34所述的成像设备，其中，铁块固定于所述按压件的靠近所述电磁体的一端。

36.根据权利要求34所述的成像设备，其中，所述按压件是弹性板。

37.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述按压件由凸轮驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

38.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述凸轮由电机驱动。

39.根据权利要求38所述的成像设备，其中，所述电机配置为响应于指示所述镜头模块处于所述对焦位置的信号而转动所述凸轮以接触所述按压件。

40.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述按压件是弹性板。

41.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述按压件是弹簧片。

42.根据权利要求27所述的成像设备，其中，所述按压件沿大致正交于所述光轴的方向对所述镜头模块施加压力。

43.一种通过成像设备捕获图像的方法，所述方法包括：

通过沿镜头模块的光轴平移镜头模块以将镜头模块对焦于物体；

当镜头模块处于对焦位置时，通过镜头锁定装置固定镜头模块的位置，其中，所述镜头锁定装置配置为当镜头模块处于对焦位置时对所述镜头模块施加压力，当所述镜头模块处于所述对焦位置时，所述镜头模块的位置由抵靠所述镜头模块的按压件固定，所述按压件抵靠所述镜头模块的外侧周壁；和

当镜头模块固定于对焦位置时，捕获物体图像。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述镜头模块包括配置为采集来自所述物体的光的一个或多个光学镜头。

45.根据权利要求43所述的方法，其中，所述成像设备进一步配置为接收通过所述镜头模块传输的光并将所接收的光转换为电信号的光学传感器。

46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述成像设备进一步包括配置为驱动所述镜头模块沿所述光轴平移的对焦模块。

47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述对焦模块包括电机以驱动所述镜头模块相对于所述光学传感器移动。

48.根据权利要求43所述的方法，其中，所述压力的方向大致正交于所述光轴。

49.根据权利要求43所述的方法，其中，所述按压件与所述镜头模块之间的摩擦力大于由所述镜头模块的振动产生的惯性力。

50.根据权利要求43所述的方法，其中，所述按压件由电磁体驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

51.根据权利要求50所述的方法，其中，铁块固定于所述按压件的靠近所述电磁体的一端。

52.根据权利要求50所述的方法，其中，所述按压件是弹性板。

53.根据权利要求43所述的方法，其中，所述按压件由凸轮驱动以控制所述按压件抵靠所述镜头模块。

54.根据权利要求53所述的方法，其中，所述凸轮由电机驱动。

55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述电机配置为响应于指示所述镜头模块处于所述对焦位置的信号而转动所述凸轮以接触所述按压件。

56.根据权利要求53所述的方法，其中，所述按压件是弹性板。

57.根据权利要求53所述的方法，其中，所述按压件是弹簧片。

58.根据权利要求43所述的方法，其中，所述按压件沿大致正交于所述光轴的方向对所述镜头模块施加压力。

59.一种用于稳定搭载物的增稳平台，所述增稳平台包括：

包括多个可相对彼此移动的框架部件的框架组件，所述框架组件配置为支撑所述搭载物；和

配置为允许所述多个框架部件相对彼此移动的多个致动器，其中所述搭载物是用于捕获图像的成像设备，所述成像设备包括：

配置为通过沿镜头模块的光轴平移而对焦于物体的镜头模块；和

配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，其中，所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时通过在所述镜头模块上施加压力以固定所述镜头模块的位置，当所述镜头模块处于所述对焦位置时，所述镜头模块的位置由抵靠所述镜头模块的按压件固定，所述按压件抵靠所述镜头模块的外侧周壁。

60.一种可移动物体，包括：

主体；

一个或多个由所述主体承载并配置为实现所述可移动物体的移动的推进单元；和

用于稳定搭载物的增稳平台，所述增稳平台包括：

包括多个可相对彼此移动的框架部件的框架组件，所述框架组件配置为支撑所述搭载物；和

配置为允许所述多个框架部件相对彼此移动的多个致动器，其中所述搭载物是用于捕获图像的成像设备，所述成像设备包括：

配置为通过沿镜头模块的光轴平移而对焦于物体的镜头模块；和

配置为连接至镜头模块的镜头锁定装置，其中，所述镜头锁定装置配置为当所述镜头模块处于对焦位置时通过在所述镜头模块上施加压力以固定所述镜头模块的位置，当所述镜头模块处于所述对焦位置时，所述镜头模块的位置由抵靠所述镜头模块的按压件固定，所述按压件抵靠所述镜头模块的外侧周壁。

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