CN205691921U - 无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，包括在无人飞机的机身上设有摄像装置，摄像装置上设有的用于变动摄像装置相对于机身的角度的驱动部，驱动部控制摄像装置的转动角度。此无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，当摄像装置内的镜片移动，重心会发生偏移时，摄像装置上设有的驱动部控制摄像装置的转动角度用来补偿，补偿数据根据镜片的移动距离匹配角度对应调节，解决了无人飞机在光轴变动时的补偿问题，提高了拍摄画面的稳定性，获得优质画面，本实用新型适用于无人机领域。

Description

无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，特别是涉及一种无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置。

背景技术

目前，无人飞机以提高操作性以及节能化为目的，朝着小型化、轻量化的方向发展，但是当摄像装置装载在无人飞机上时，变焦镜片移动所带来摄像装置的重心变化会导致无人飞机前倾后仰，从而导致摄像装置的光轴发生变动，致使摄像困难，用户常常会拍摄不到自己所需要的图像。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种因镜片的移动而产生的镜头模组的光轴变动的无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，包括在无人飞机的机身上设有摄像装置，摄像装置上设有的用于变动摄像装置相对于机身的角度的驱动部， 驱动部控制摄像装置的转动角度，摄像装置内还设置的用于检测摄像装置的姿势变动的姿势传感器，姿势传感器的信号传送至驱动部并控制驱动部，摄像装置内设有镜头模组，摄像装置的外与镜头模组的光轴方向的正交方向上的中心轴延伸方向设有轴承，驱动上设有与轴承在同一方向上延伸并嵌合在轴承上的旋转轴，驱动部上设有驱动机构并在输出输出轴上设有圆形齿轮，摄像装置设有与圆形齿轮啮合的扇形齿轮。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，驱动部与机身之间还设有支撑臂。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，支撑臂垂直并位于机身主体正下方。

本实用新型的有益效果：此无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，当摄像装置内的镜片移动，重心会发生偏移时，摄像装置上设有的驱动部控制摄像装置的转动角度用来补偿，补偿数据根据镜片的移动距离匹配角度对应调节，解决了无人飞机在光轴变动时的补偿问题，提高了拍摄画面的稳定性，获得优质画面。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是用户操作本实用新型中所述无人飞机的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中所述无人飞机的主视图；

图3是本实用新型实施例中所述无人飞机的侧面剖视图；

图4是本实用新型实施例中所述无人飞机在变焦时因镜片的移动而处于倾斜状态的侧面剖视图；

图5是本实用新型实施例中所述镜头模组的光轴变动的补偿状态的侧面剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

参照图1至图5，本实用新型为一种无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，包括在无人飞机100的机身200上设有摄像装置300，摄像装置300上设有的用于变动摄像装置300相对于机身200的角度的驱动部260， 驱动部260控制摄像装置300的转动角度，摄像装置300内还设置的用于检测摄像装置300的姿势变动的姿势传感器340，姿势传感器340的信号传送至驱动部260并控制驱动部260。摄像装置300内设有镜头模组320，摄像装置300的外与镜头模组320的光轴方向的正交方向上的中心轴延伸方向设有轴承，驱动260上设有与轴承在同一方向上延伸并嵌合在轴承上的旋转轴。驱动部260上设有驱动机构并在输出输出轴上设有圆形齿轮，摄像装置300设有与圆形齿轮啮合的扇形齿轮。

此无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，当摄像装置300内的镜片移动，重心会发生偏移时，摄像装置300上设有的驱动部260控制摄像装置300的转动角度用来补偿，补偿数据根据镜片的移动距离匹配角度对应调节，解决了无人飞机在光轴变动时的补偿问题，提高了拍摄画面的稳定性，获得优质画面。

作为本实用新型优选的实施方式，驱动部260与机身200之间还设有支撑臂270。

作为本实用新型优选的实施方式，支撑臂270垂直并位于机身200主体正下方。

本实用新型提供一种在空中飞行，具备有机身、镜头模组、摄像装置以及驱动部和控制驱动部的控制部的无人飞机。该机身具有水平旋翼。该镜头模组含有镜片，能根据镜片的移动而变焦。被机身所支持的摄像装置含有拍摄来自镜头模组的图像的摄像部。该驱动部能改变摄像装置相对于机身的角度。该控制部通过控制驱动部，使摄像装置相对于机身的角度发生变动，以补偿因镜片的移动而产生的镜头模组的光轴变动。

该无人飞机含有水平旋翼、镜头模组以及摄像装置。其镜头模组内镜片，因镜片的移动而变焦。其摄像装置被机身支持，拥有能拍摄来自镜头模组的图像的摄像部。

符号说明，10 用户、50 操作装置、100 无人飞机、200 机身、212 第1水平旋翼、214 第1翼驱动部、222 第2水平旋翼、224 第2翼驱动部、232 第3水平旋翼、234 第3翼驱动部、242 第4水平旋翼、244 第4翼驱动部、250 控制单元、252 控制部、254 储存器、256 通信部、258 图像处理部、260 驱动部、270 支撑部、300 摄像装置、310 镜头驱动部、320 镜头模组、321 第1镜片群、322 第2镜片群、323第3镜片群、324 第4镜片群、325 聚焦镜片群、330 摄像部、340 姿势传感器。

图1是本实用新型实施例一从倾斜角度看到的被用户10所操控的无人飞机100的整体示意图。无人飞机100可以是为外部所操控的在空中飞行的小型飞机。无人飞机100具备机身200和为机身200所支持的摄像装置300。然而，无人飞机100也可以是内置GPS，预先被编入与航线等相关的控制程序的半自律行飞机，或者可以是一切都不需要用户10操作的全自律型飞机。无人飞机100装载有电池。

用户10可以利用操作装置50通过无线通信向无人飞机100发送指令，从而操控无人飞机100的起飞、空中飞行以及降下。此外，也可以操作装载在无人飞机100上的摄像装置300。

摄像装置300是指具有变焦功能可以拍摄图像的相机。摄像装置300沿为机身200所支持的镜头光轴移动。从摄像装置300发射往操作装置50的映像信号，既可以从无人飞机100的电源从on到off前连续发射，也可以根据用户10下给操作装置50的指令进行发射。

机身200含有X字形状，在4个X字端部，具备能在各个旋转轴周围旋转的第1水平旋翼212、第2水平旋翼222、第3水平旋翼232以及第4水平旋翼242。机身200具备有能使各水平旋翼分别在旋转轴周围旋转的第1翼驱动部214、第2翼驱动部224、第3翼驱动部234以及第4翼驱动部244。第1翼驱动部214等内置DC马达，通过DC马达的旋转力量旋转第1翼驱动部214等。

机身200具备控制单元250和驱动部260。控制单元250控制无人飞机100的动作，驱动部260能使摄像装置300按指定的方向移动。控制单元250被编入内置在X字中央的主体部分内的微型多用计算机内。驱动260被设置在支撑臂270的前端上，支撑臂270从这个主体部分的正下方起垂下。

图2是从正面看到的无人飞机100的主视图。图3是从侧面看到的无人飞机100的剖视图。图3是从侧面看到的无人飞机100的剖视图。为机身200所支持的摄像装置300上配备有镜头模组320、摄像部330、驱动部310和姿势传感器340。镜头模组320根据多枚镜片的移动而变焦。摄像部330拍摄来自镜头模组320的图像。驱动部310多枚镜片沿着镜头模组320的光轴移动。姿势传感器340可以检测摄像装置300的姿势。

在图2以及图3上，分别用G1和G2来图示机身200的重心和处于根据多枚镜片的移动而变焦前的初期状态时的镜头模组320的重心。无人飞机100的整体重心在G1和G2之间的位置用G来标示。机身200的重心和相同状态下的镜头模组320的重心轴分别用沿重心G1以及G2的重力方向延伸的向量来图示。在这个初期状态上，机身200的重心轴和镜头模组320的重心轴是在同轴上的位置，像这样无人飞机100就是左右对称的结构，因此无人飞机100能稳定起飞、飞行以及降落。

镜头模组320可以是指内部含有多枚镜片的LENS镜筒。镜头模组320内含第1镜片群321、第2镜片群322、第3镜片群323、聚焦镜片群325和第4镜片群324，这些镜片群在320内是按顺序配置的。第1镜片群321等这些镜片群的光轴在图3上用A来表示。第1镜片群321等用于变焦，第1镜片群321以及第3镜片群323被固定在光轴A上，另一方面，第2镜片群322以及第4镜片群324是相互独立，且可以沿光轴A移动。聚焦镜片群325用于聚焦，从用于变焦的第1镜片群321等镜片群中独立出来，并且能沿光轴A移动。

摄像部330被配置在入射到镜头模组320光的入射侧和对侧的光轴A上，并拍摄来自镜头模组320的图像。摄像部330是指，如CCD或者是CMOS等摄像元件。

镜片驱动部310可控制步进马达或伺服电动机等的旋转次数，内置用于变焦的马达和用于聚焦的马达。镜片驱动部310能将马达的旋转力量变为直线移动，能使第2镜片群322、第4镜片群324以及聚焦镜片群325沿光轴A移动。从无人飞机100的正面来看，在摄像装置300内的多个部材的配置构成应该是对称的，可以将镜片驱动部310配置在位于射入摄像部330的光线的入射侧和反侧的光轴A之上。

姿势传感器340能检测摄像装置300的姿势变动，例如它可以是光学类回转仪。为了在不挡到入射到镜头模组320的光线的前提下检测摄像装置300的姿势，姿势传感器340可以配置在，例如可以配置在摄像装置300内部的角落里。

驱动部260一边用支持机构支持摄像装置300，一边用驱动机构变动摄像装置300相对于机身200的角度。支持机构是指，例如，在驱动部260对面的摄像装置300的外面上形成与镜头模组320的光轴方向正交方向上的中心轴延伸的轴承，驱动260上可以具备与轴承在同一方向上延伸并嵌合在轴承上的旋转轴。这种情况下，驱动260通过使旋转轴嵌合在轴承上，从而支持摄像装置300，通过旋转轴和轴承，从而使摄像装置300旋转。一方面，作为驱动机构，例如，在驱动部260对面的摄像装置300的外面上已形成以上述旋转轴为旋转中心且外周拥有多个齿的扇形齿轮，驱动部260可以具备有能控制步进马达或伺服电动机之类的旋转次数的马达和圆形齿轮。该齿轮为马达的旋转轴所支持，其外周上有与扇形齿轮的齿是相辅相成形状的齿。在这种情况下，驱动部260使圆形齿轮的齿和扇形齿轮的齿相互咬合，通过使马达的旋转力变换为扇形齿轮的旋转力，从而变动摄像装置300相对于机身200的角度。

图4说明的是无人飞机因ZOOM里镜片的移动而处于前倾状态时的侧面剖视图。图4的状态是，使变焦用的第2镜片群322以及第4镜片群324的至少一方沿着光轴A往摄像部330侧移动，在相同的方向上移动镜头模组320的重心G2之后，无人飞机100前倾时的状态。

图5表示的是补偿了在摄像装置300里的镜头模组320的光轴变动的侧面剖视图。图5的状态是，将相对于机身200的摄像装置300的角度从图4的状态旋转为图中的正方向，来补偿镜头模组320的光轴变动的状态。比较图3的初期状态和图5的状态，尽管在这些变动前后，机身200会倾斜，但是摄像装置300是同样的姿势，镜头模组320的光轴指向同样的方向。即，在变焦时，即使移动第2镜片群322以及第4镜片群324，无人飞机100前倾，摄像装置300也能拍到所求的图像。

机身200的控制单元250具备控制部252、储存器254、通信部256和图像处理部258。

储存器254存储有代表镜头模组320的焦点距离和相对于机身200的摄像装置300的变动角度的对应关系的表格资料。通信部256根据无线通信与外部通信。

图像处理258处理来自摄像部330的图像数据。具体是，图像处理部258可以连续接收来自拍摄镜头模组320的图像的摄像部330的图像数据信息，并抽出各个图像数据里所含的多个特征点。图像处理部258可以对照经过一定时间前后的各图像数据，并解析从中抽出的特征点之变动。根据这些特征点的解析结果，在多个特征点被判为超过预定的临界值往重力方向变动时，图像处理部258还可以向控制部252发送该情报。

控制部252通过通信部256，接收来自操作装置50的指令，将拍摄来自镜头模组320的图像的摄像部330的映像信号发给操作装置50。控制部252根据操作装置50的指令，控制第1水平旋翼驱动部214等，以控制无人飞机100的起飞、飞行以及降落。

控制部252根据操作装置50的指令控制镜头驱动部310。该指令除了可以是和镜头模组320的变焦操作有关的指令之外，还可以含有镜头模组320是手动调焦时与聚焦操作有关的指令。还有，镜头模组320是自动对焦方式也可以。

控制部252控制驱动部260，使相对于机身200的摄像装置300的角度发生变化以补偿因第2镜片群322以及第4镜片群324的移动而产生的镜头模组320的光轴A的变动。控制部252既可以根据事先做好的控制程序控制驱动部260，也可以根据来自姿势传感器340的信号，控制驱动部260，还可以根据来自图像处理部258的信号控制驱动部260，还可以参考存储在存储器254里的表格数据控制驱动部260。

镜头模组320的焦点距离[mm]和相对于机身200的摄像装置300的变动角度[度]的对应关系。该变动角度的正负是，当以镜头模组320的焦点距离是50[mm]的状态为初期状态时，即以变动角度为0[度]时，在面向图5的纸面向右转时为正（+），与之相反的转向为复（-）。

使镜头模组320的焦点距离从50[mm]变动为20[mm]，即使变焦用的第2镜片群322以及第4镜片群324的至少一方沿着光轴往摄像部330侧移动，镜头模组320的重心G2会在同方向上移动。因此，能使摄像装置300相对于机身200的角度只旋转-6[度]。从而能补偿因第2镜片群322以及第4镜片群324的至少一方的移动而产生的镜头模组320的光轴变动。换而言之就是，即使移动第2镜片群322以及第4镜片群324的至少一方，摄像装置也能拍到所求的图像。此外，变动相对于机身200的摄像装置300的角度时机是在镜头模组320的焦点距离变动之后或者是与此同时也行，与焦点距离的变动开始同时也行。摄像装置300能连续拍到用户所求的图像。即，为将镜片模组320的光轴变动控制到最小限，用户比较偏爱后者。

同样的，使镜头模组320的焦点距离从20[mm]变动到85[mm]，即使变焦用的第2镜片群322以及第4镜片群324的至少一方沿着光轴A移动到光线的入射侧，镜头模组320的重心G2会在同一方向上移动。因此，能将相对于机身200的摄像装置300的角度仅旋转+13[度]。据此，即使移动第2镜片群322以及第4镜片群324的至少一方，摄像装置300也能拍到所求的图像。

在以上多个实施形态上，就如何变动镜头模组相对于机身的角度来补偿因变焦用的多枚镜片的移动而产生的镜头模组光轴变动进行了说明。改变这个，或者加上这个，利用使镜头模组以及摄像装置中的至少一方，或者不使用的镜头模组的镜片沿着光轴移动，从而因补偿聚焦用的镜片移动而产生的无人飞机重心变动。当聚焦用的镜片的移动给无人飞机的重心位置带来的影响小到可以无视时，也可以不这么控制。

在以上多个实施形态中，镜头模组可以作为含有多枚镜片的机构，并将与镜头模组的光轴平行延伸的2根导向轴和光轴设置在同一水平面内的位置上。据此，由于可以使因变焦或聚焦而移动的多枚镜片各自靠自身的重力维持与这2根导向轴接触的状态，并沿着光轴移动，因此，能抑制变焦或聚焦时产生的像摇。再者，为了能位置多枚镜片处于分别靠自身重力与这2根导向轴接触的状态，这2根导向轴的配置设为从水平面算起±６０°以内会比较好。

以上利用多个实施形态，对使镜头模组以及摄像装置中的至少一方沿着光轴移动来补偿因搭载有摄像装置（该摄像装置内含有因镜片的移动而变焦的镜头模组）的无人飞机上的镜片移动而产生的重心变动的情形进行了说明。但是，本实用新型并不局限于无人飞机，也能适用于具备有类似功能的的镜头系统的摄像装置本身、或者是具备有该镜头系统的小型无人飞船、陆用探测机器人，或许水中/水上用探测机器人等多种多样的用途中。

虽然使用以上实施本实用新型的形态进行说明了，但是本实用新型的技术范围并不局限于上述实施形态里所记载的范围内。在上述实施形态中，同业者已经知道可以对此进行多种多样的变更或改良。那样的变更或者改良形态也包含在本实用新型的技术范围内，在专利请求范围的记载来看也是很明确的。

专利请求的范围、清单、以及图面中所示的装置、系统、程序以及方法上所提到的动作、操作说明、步骤以及阶段等各个处理的实施顺序并不用“在…前”、“首先”等字节去特别标明。还有，请注意，只要之前的输出处理不用在后面的处理里，可以按任意的顺序去实现。关于专利申请的范围、清单、以及图面中的作动流程，即使出于方便考虑，使用了“首先”、“接着”等词汇来说明，也并非意味着必须要按这个顺序去实施。

本实用新型所指的无人飞机是在空中飞行的无人飞机。该无人飞机具备有机身、含有镜头模组以及摄像部的摄像装置和、驱动部以及控制上述驱动部的控制部。机身含有水平旋翼。该摄像装置为机身所支持，含有拍摄来自上述镜头模组的图像的摄像部。其镜头模组内含有镜片，能根据上述镜片的移动而变焦。其驱动部能使上述镜头模组相对于上述机身的角度发生变动。控制部能控制上述驱动部，使上述摄像装置相对于上述机身的角度发生变动，从而补正因上述镜片的移动而产生的上述镜头模组的光轴变动。

本实用新型实施例记载的无人飞机还具备能检测上述摄像装置姿势的姿势传感器。上述控制部根据来自上述姿势传感器的信号控制上述驱动部；还具备处理来自上述摄像部的图像数据的图像处理部。上述控制部根据来自上述图像处理部的信号控制上述驱动部；还具备存储有表示变焦时上述镜片的位置和上述摄像装置相对于上述机身的角度变动的对应关系表的存储器。上述控制部参考存储在上述存储器里的上述表格控制上述驱动部。

一种补偿具备有机身、为上述机身所支持的摄像装置的能在空中飞行的无人飞机的上述镜头模组的光轴变动的方法，是含有通过变动上述摄像装置相对于上述机身的角度来补偿因上述镜片的移动而产生的上述镜头模组的光轴变动的补偿阶段的方法。上述无人飞机的机身含有水平旋翼。上述摄像装置里含有镜头模组以及能拍摄来自镜头模组的图像的摄像部，其镜头模组内含有镜片；还含有检测上述摄像装置的姿势的阶段，上述补偿阶段含有根据上述检测结果补偿上述镜头模组的上述光轴变动的阶段；还含有来自上述摄像部的图像数据的处理阶段，上述补偿阶段含有根据处理过的上述图像数据，补偿上述镜头模组的上述光轴变动；还含有存储变焦时代表上述镜片的位置和上述摄像装置相对于上述机身的变动角度的对应关系表的存储阶段。上述补偿阶段含有参照已存储的上述表格补偿上述镜头模组的上述光轴变动的阶段。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，其特征在于：包括在无人飞机的机身上设有摄像装置，所述摄像装置上设有的用于变动摄像装置相对于机身的角度的驱动部， 所述驱动部控制摄像装置的转动角度，所述摄像装置内还设置的用于检测摄像装置的姿势变动的姿势传感器，所述姿势传感器的信号传送至驱动部并控制驱动部，所述摄像装置内设有镜头模组，所述摄像装置的外与镜头模组的光轴方向的正交方向上的中心轴延伸方向设有轴承，所述驱动部上设有与轴承在同一方向上延伸并嵌合在轴承上的旋转轴，所述驱动部上设有驱动机构并在输出输出轴上设有圆形齿轮，所述摄像装置设有与圆形齿轮啮合的扇形齿轮。

2.根据权利要求1所述的无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，其特征在于：所述驱动部与机身之间还设有支撑臂。

3.根据权利要求2所述的无人飞机的镜头模组的光轴变动补偿装置，其特征在于：所述支撑臂垂直并位于机身主体正下方。