JP2021177256A - 安定化と振動低減のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズまたはセンサの構造上の制限と制限された移動範囲の運動とに起因して、大きな振幅を伴うか高振動数における振動は、依然として、完全に取り除くことが困難である。【解決手段】航空機は、機体と当該機体に接続され画像化デバイスを安定化させるよう構成された装置とを備え、画像化デバイスはレンズ及び光センサを含む光学ユニットと光学ユニットとは異なる非光学ユニットとを含み、装置は光学ユニットを支持し非光学ユニットを支持しないフレーム組立体とフレーム組立体に結合されたモータ組立体とを含み、フレーム組立体は光学ユニット及び慣性センサを支持する第１のフレーム部材と第１のフレーム部材の重さを支える第２のフレーム部材とを含み、フレーム組立体は少なくとも第１の回転軸及び第２の回転軸について光学ユニットを回転可能となるように、慣性センサから提供される信号に応じてフレーム組立体を駆動する構成である。【選択図】図１Ａ

Description

長年、アマチュアとプロの両方の写真撮影家およびビデオ撮影家は、カメラ装着の不安定性、ユーザによる動き、移動運搬からカメラに伝達される動きや振動、またはこれらの問題のいくつかの組み合わせに起因する、不鮮明な画像と苦闘していた。

現在、画像上の振動の影響を減らすために写真撮影やビデオ撮影において一般に用いられる振動抑制の主に４つの方法、すなわち、ソフトウェアの安定化、レンズの安定化、センサの安定化、および撮影機器全体の安定化が、存在する。

レンズの安定化とセンサの安定化は、今や多くの消費者用のデジタルカメラにおいて広く適用されている。レンズの安定化の一般的な原理は、一定のレンズもしくはいくつかのレンズの水平変位または回転を制御することによってレンズ上の揺動を取り除くことであり、センサの安定化は、感光性センサを並進させるか回転させることを可能にすることによって振動を相殺することが意図される。レンズの安定化とセンサの安定化はいずれも、撮影機器内で実施され、最小限の容量を要求する。しかしながら、特に、撮影機器を運ぶときかビデオ機器を移動する乗物上に装着するときに、レンズまたはセンサの構造上の制限と制限された移動範囲の（並進や回転を含む）運動とに起因して、大きな振幅を伴うか高振動数における振動は、依然として、完全に取り除くことが困難である。

ソフトウェアの安定化の有効性は制限される。極めて大量の計算が、ビデオについて揺動を取り除く過程に要求され、制限された有益な効果しか結果としてもたらさないことが多い。

全体的に、撮影機器の安定化に適用される方法は、主として、大きな回転範囲と適度に迅速な反応で、３つの回転軸上の撮影機器のための安定化を実行する。このことは、レンズの安定化とセンサの安定化の欠点を実質的に克服することができる。しかしながら、全ての組の（ビデオ）機器について安定化が実行される際、構造は、通常、かなり大きく、それを運ぶか使用することを不便にさせ、また、安定化機器を駆動するために非常に大量のエネルギー（バッテリ）を要求し、それをほとんどの商業および個人用途について不便に、非実用的に、ならびに比較的高価にさせる。

本発明は、限定するものではないが、スチール写真およびビデオ画像化を含む、幅広い種類の用途のための効果的な安定化を実行するための代替の設計を提供する。本発明は、例えば、画像化デバイスの非光学ユニットから光学ユニットを分離することによって、画像化デバイスの安定化を実行する装置および方法を部分的に具体化する。本発明は、そのような安定化を実現するために必要な安定化デバイスの質量の量を実質的に低減することができる。この開示される安定化のアプローチは、ｉ）サイズおよび／または重量を低減し、ｉｉ）既存の安定化方法を強化し、ならびに／あるいは、ｉｉｉ）撮影機器構成の全ておよびそれと共に使用される任意の外部安定化構造の小型化を容易にする。

一態様では、本発明は、画像化デバイスの全てを構成する光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスを安定化するための装置であって、画像化デバイスの全てを全体として支持すること無く、画像化デバイスの光学ユニットに回転可能に結合されたフレーム組立体であって、フレーム組立体が、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに回転させることを許容するように構成され、光学ユニットは、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、フレーム組立体と、フレーム組立体に結合されたモータ組立体であって、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体を直接的に駆動するように構成された、モータ組立体と、を備える、装置を提供する。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、装置に機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、電気的に結合される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに対して移動可能である。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、画像化デバイスの光学ユニットに機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、無線で互いに通信する。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。更に他の実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。更に他の実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸に対応する。他の実施形態では、フレーム組立体は、光学ユニットを第３の回転軸周りに回転させることを許容するように更に構成される。いくつかの実施形態では、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

なお更に、いくつかの実施形態では、装置は、１つ以上の位置センサを更に備え、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。加えて、装置は、光学ユニットと関連付けられた状態情報に基づいて１つ以上のモータ信号を生成するためのコントローラを更に備える。いくつかの実施形態では、状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。

更に他の実施形態では、位置センサの少なくとも１つは、非光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。

なお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成される。加えて、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

先行する実施形態のいずれかにおいて、装置は、可動物体に結合されるように構成される。加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスを安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。

なお更に、先行する実施形態のいずれかにおいて、フレーム組立体は、光学ユニットに接続され、光学ユニットを支持する第１のステージと、第１の回転軸周りに第１のステージおよび光学ユニットに対して移動可能である第２のステージと、を備える。加えて、フレーム組立体は、第２の回転軸周りに第２のステージに対して移動可能な第３のステージを更に備えることができる。

本明細書において、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置が提供され、その装置は、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有するフレーム組立体を備え、フレーム組立体が、画像化デバイスの光学ユニットを支持するように構成され、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットは、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備え、モータ組立体は、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するようにフレーム組立体を駆動するように構成される。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、装置に機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、電気的に結合される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに対して移動可能である。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、画像化デバイスの光学ユニットに機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、無線で互いに通信する。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。更に他の実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。更に他の実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸に対応する。他の実施形態では、フレーム組立体は、光学ユニットを第３の回転軸周りに回転させることを許容するように更に構成される。いくつかの実施形態では、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

なお更に、いくつかの実施形態では、装置は、１つ以上の位置センサを更に備え、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。加えて、装置は、光学ユニットと関連付けられた状態情報に基づいて１つ以上のモータ信号を生成するためのコントローラを更に備える。いくつかの実施形態では、状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。

更に他の実施形態では、位置センサの少なくとも１つは、非光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。

なお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成される。加えて、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

先行する実施形態のいずれかにおいて、装置は、可動物体に結合されるように構成される。加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。

なお更に、先行する実施形態のいずれかにおいて、フレーム組立体は、光学ユニットに接続され、光学ユニットを支持する第１のステージと、第１の回転軸周りに第１のステージおよび光学ユニットに対して移動可能である第２のステージと、を備える。加えて、フレーム組立体は、第２の回転軸周りに第２のステージに対して移動可能な第３のステージを更に備えることができる。

別の態様では、本発明は、画像化デバイスの全てを構成する光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置を提供し、その装置は、画像化デバイスの光学ユニットを支持するフレーム組立体であって、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、フレーム組立体と、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体であって、モータ組立体が、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するようにフレーム組立体を駆動するように構成され、モータ組立体が、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する、モータ組立体と、を備える。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、装置に機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、電気的に結合される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに対して移動可能である。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、画像化デバイスの光学ユニットに機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、無線で互いに通信する。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。更に他の実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。更に他の実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸に対応する。他の実施形態では、フレーム組立体は、光学ユニットを第３の回転軸周りに回転させることを許容するように更に構成される。いくつかの実施形態では、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

なお更に、いくつかの実施形態では、装置は、１つ以上の位置センサを更に備え、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。加えて、装置は、光学ユニットと関連付けられた状態情報に基づいて１つ以上のモータ信号を生成するためのコントローラを更に備える。いくつかの実施形態では、状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。

更に他の実施形態では、位置センサの少なくとも１つは、非光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。

なお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成される。加えて、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

先行する実施形態のいくつかでは、装置は、可動物体に結合されるように構成される。加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。

なお更に、先行する実施形態のいくつかでは、フレーム組立体は、光学ユニットに接続され、光学ユニットを支持する第１のステージと、第１の回転軸周りに第１のステージおよび光学ユニットに対して移動可能である第２のステージと、を備える。加えて、フレーム組立体は、第２の回転軸周りに第２のステージに対して移動可能な第３のステージを更に備えることができる。

装置のいくつかの実施形態では、そのエネルギーは、画像化デバイス装置の全てが全体としてフレーム組立体によって支持されるときにフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーの量よりも少ない。

光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置における、いくつかの実施形態では、モータ組立体は、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費し、そのエネルギーは、画像化デバイス装置の全てが全体としてフレーム組立体によって支持されるときに、フレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーの量よりも少ない。

更に別の態様では、本発明は、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える光学ユニットと、光学ユニットに電気的に結合された非光学ユニットと、を備える画像化デバイスであって、光学ユニットが、光学ユニットに結合されたフレーム組立体の作動によって非光学ユニットに対して移動可能である、画像化デバイスを提供する。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、フレーム組立体に機械的に結合されない。

いくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

画像化デバイスのいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フレーム組立体の作動によって第１の回転軸および第２の回転軸周りに移動可能であり、光学ユニットは、フレーム組立体の作動によって第３の回転軸周りに移動可能である。

画像化デバイスの他の実施形態では、光学ユニットは、フレーム組立体の作動によって第３の回転軸周りに移動可能であり、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

画像化デバイスのなお更なる実施形態では、光学ユニットと関連付けられた状態情報は、１つ以上の位置センサによって検出可能であり、光学ユニットと関連付けられた状態情報は、フレーム組立体の作動を駆動する１つ以上のモータ信号を生成するために使用される。状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。加えて、非光学ユニットと関連付けられた状態情報は、１つ以上の位置センサによって検出可能である。

画像化デバイスのなお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともとピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成され、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスのフレーム組立体は、可動物体に結合されるように構成される。

画像化デバイスのいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、単一筺体内に収容される。他の実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、単一筺体内に収容されない。

画像化デバイスの更に他の実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットはいずれも、画像を取り込んで記憶するように利用される。

本明細書では、機体と、それに取り付けられ、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するために本明細書に開示された装置と、を備える、航空機が提供される。乗物に取り付けられた装置は、画像化デバイスの全てを全体として支持すること無く、画像化デバイスの光学ユニットに回転可能に結合されたフレーム組立体であって、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに回転させることを許容するように構成されたフレーム組立体を備える。所望される場合、光学ユニットは、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える。装置は、典型的には、フレーム組立体に結合されたモータ組立体を備え、モータ組立体は、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体を直接的に駆動するように構成される。

別個の態様では、本発明は、機体と、それに取り付けられ、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するために本明細書に開示された装置と、を備える、航空機を提供する。乗物に取り付けられた装置は、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有するフレーム組立体を備え、フレーム組立体は、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに回転させることを許容するように構成される。所望される場合、光学ユニットは、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える。装置は、典型的には、フレーム組立体に結合されたモータ組立体を備え、モータ組立体は、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体を直接的か間接的に駆動するように構成される。なお更なる別の実施形態では、本発明は、機体と、それに取り付けられ、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するために本明細書に開示された装置と、を備える航空機を提供する。乗物に取り付けられた装置は、画像化デバイスの光学ユニットを支持するフレーム組立体を備え、フレーム組立体は、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットは、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える。装置は、典型的には、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体を備え、モータ組立体は、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するようにフレーム組立体を駆動するように構成され、モータ組立体は、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する。

航空機のいくつかの実施形態では、乗物は、航空機の運動を駆動するように構成されたエンジンを備える。いくつかの実施形態では、エンジンは、機体内に構成される。

いくつかの実施形態では、航空機は、揚力を無人航空機にもたらすよう回転するように構成された１つ以上のブレードを備える。

いくつかの実施形態では、航空機は、航空機の乗員を必要とすること無く、制御飛行が可能な無人航空機である。

航空機のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、フレーム組立体によって支持されること無く、機体によって支持される。

本明細書では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、（１）画像化デバイスの全てを全体として支持すること無く、フレーム組立体を使用して画像化デバイスの光学ユニットを支持することであって、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、当該支持することと、（２）フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに電気的に結合される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、
震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、画像化デバイスの全てを構成する光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための方法が提供され、その方法は、フレーム組立体を使用して画像化デバイスの光学ユニットを支持することであって、フレーム組立体が、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有し、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、当該支持することと、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに電気的に結合される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、フレーム組立体を使用して画像化デバイスの光学ユニットを支持することであって、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、当該支持することと、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体であって、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する、モータ組立体を使用して、フレーム組立体を駆動することと、それによって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに電気的に結合される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える光学ユニットを設けることと、非光学ユニットを光学ユニットに電気的に結合することと、光学ユニットに結合されたフレーム組立体の作動によって光学ユニットを非光学ユニットに対して移動させることと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、機体および機体に接続されたフレーム組立体を備える航空機であって、フレーム組立体が、それに取り付けられたバッテリを備え、フレーム組立体が、光学ユニットを有する画像化デバイスを保持し安定化するように構成され、バッテリが、画像化デバイスの位置から離れた位置でその組立体に取り付けられ、バッテリが、航空機または画像化デバイスの動作に電力を供給するように構成される、航空機が提供される。

いくつかの実施形態では、バッテリは、航空機の動作に電力を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、バッテリは、画像化デバイスの光学ユニットに安定性をもたらす重量のあるものを有する。

参照による組み込み
この本明細書に記述される全ての刊行物、特許および特許出願は、各個別の刊行物、特許、または特許出願が、明確かつ個別に参照により組み込まれることが示されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に規定される。本発明の特徴や利点のより良い理解は、例示的な実施形態を規定する以下の詳細な説明を参照にして得られることになり、その実施形態において、発明の原理と、添付の図面が利用される。
例となる安定化装置の組立体の例示的な等角図である。 画像化デバイスの光学および非光学組立体の例示的な構成である。 同上 同上 同上 例となる３軸安定化装置の組立体の例示的な等角図である。 光学ユニットを有する例となる非直交型の３軸安定化装置の組立体の例示的な等角図である。 光学ユニットを有する例となる直交型の３軸安定化装置の組立体を例示する図２の側面図である。 フレーム上に装着された画像化デバイスを備える２軸安定化装置の組立体を有する例となる航空機の例示的な等角（ＩＳＯ）図である。 光学ユニットを支持し、フレーム上に装着された画像化デバイスを備える３軸安定化装置の組立体を有する例となる航空の例となる乗物の例示的な等角（ＩＳＯ）である。 フレーム上に装着された画像化デバイスの全てを支持する３軸安定化装置の組立体を有する例となる航空機の例示的な等角（ＩＳＯ）図である。 例となる２軸安定化フレーム組立体画像化デバイスの全ての例示的な図である。

装置および方法は、画像化デバイスの構成要素を分離すること、関係のある全構成要素の相対質量を減らすこと、および画像化デバイスの光学構成要素近くの安定化への取り組みの大部分に焦点を合わせることによって、振動の影響を低減し、写真撮影やビデオ撮影のための安定化機器のサイズ縮小を可能にするために開発された。

装置は、位置センサの使用を取り入れ、位置センサは、「外部参照」、例えば「状態情報」を必要とせずに、動いている物体の位置、方向、および速度（運動の方向や速さ）を推測航法によって連続的に計算するための動きセンサ（加速度計）ならびに回転センサ（ジャイロスコープ）あるいは他の慣性センサを意味するものとする。位置センサはまた、羅針盤などの外部参照を使用するセンサや、ＧＰＳ（全地球測位システム）センサ、および同様のものを含むものとする。

加えて、装置は、センサによって生成された状態情報に基づいて、装置のフレーム組立体の運動を駆動するために１つ以上のモータ信号を生成するためのコントローラを組み込む。

画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置が、開発された。画像化デバイスは、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える。装置は、画像化デバイスの光学ユニットに回転可能に結合されたフレーム組立体を備え、フレームは、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに回転させることを許容するように構成され、光学ユニットは、少なくともレンズおよび光センサを備える。その装置は、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有するフレーム組立体を備える。一実施形態では、フレーム組立体は、画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量の半分を超えない容量を有することになる。その装置はまた、モータ組立体を有し、モータ組立体は、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する。好適な実施形態では、モータ組立体は、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるモータ組立体のエネルギーの量の半分を超えないエネルギーを消費することになる。その装置は、移動する乗物、航空機に結合されるように構成され得るか、あるいは、手で持たれ得る。

本明細書では、図１Ａに示されるように、光学ユニット１２０および非光学ユニット１０８を備える画像化デバイス１１５（１０８＋１２０）を安定化するための例となる装置１００が提供され、その装置は、画像化デバイス１１５の全てを全体として支持すること無く、画像化デバイスの光学ユニット１２０に回転可能に結合されたフレーム組立体１１０であって、光学ユニット１２０を少なくとも第１の回転軸１０２および第２の回転軸１０４周りに回転するよう許容するように構成されたフレーム組立体１１０と、少なくともレンズ１２１およびレンズに光学的に結合された光センサ１２３を備える光学ユニット１２０と、フレーム組立体１１０に結合されたモータ組立体１１２、１１４であって、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸１０２または第２の回転軸１０４周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体を直接的に駆動するように構成される、モータ組立体と、を備える。図示されるように、非光学ユニットは、ベース１０７上のフレーム組立体に結合され、そのベースは、フレームの完全に異なる部分上に、または遠隔位置上にあり得る。

更なる例示として、図１Ｂは、画像化デバイス１１５の１つの可能な構成を例示し、光学ユニット１２０および非光学ユニット１０８は、物理的に分離されるが、光ケーブル１０１または配線によって結合され、また、それぞれの端部１０１ａや１０１ｂで電気的に結合される。この例示において、非光学ユニットは、筺体１０９、バッテリ１０４および記憶媒体１０５を備える。光学ユニット１２０は、レンズ１２１および光センサ１２３を備える。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニット１０８は、装置に機械的に結合されない。画像化デバイスの構成要素が、物理的に分離され得ることを一旦現実化すると、構成要素の両方は、同じ装置上に物理的に位置する必要はもはやないことが理解される。例えば、光学ユニット１２０は、装置上に位置し得る一方、非光学ユニット１２０は、どこかよそに、好適には、必ずしもではないが、すぐ近くに位置する。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、電気的に結合される（図１Ｂ）。これは、典型的には、光ケーブルまたは電気配線１０１によって達成され得る。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに対して移動可能である。図１に示されるように、また、図１Ｂに更に例示されるように、光学ユニットと非光学ユニットが物理的に分離されると、また、別個の装着ベース、および／または本明細書に記載されたように、多軸装置の別個の軸上に物理的に位置すると、光学ユニットと非光学ユニットは、設計によって、互いに構成され得る。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、限定されるものではないが、光学ユニットと非光学ユニットとの間の無線１０１ｃ通信を含む他の手段によって、図１Ｃ〜図１Ｅに例示されるように、画像化デバイスの光学ユニットに機械的に結合されない。通信のそのような無線手段は、電磁的な電気通信（すなわち、ラジオ）、および２地点、もしくは１地点対多地点無線ネットワーキング、あるいはその代わりに、光（例えば、赤外線）、磁場もしくは電場を含む。

いくつかの実施形態では、図１Ｃ〜図１Ｅに例示されるように、画像化デバイス１１５の光学ユニット１２０は、フィルタ（図示せず）、位置センサ（図示せず）、記憶媒体１０５、バッテリ１０４、ズームモータ（図示せず）、回路１０３、電力供給部（代わりに１０４）、プロセッサ（図示せず）、または筺体（図示せず）の少なくとも１つを更に備える。画像化デバイスの主な構成要素は、この装置に対して分離されるので、（複数の）他の主な構成要素に余分である可能性のあるまたは余分ではない可能性のある種々のサブ構成要素と共にそれぞれの主な構成要素を個別に構成する必要があり得る。例は、位置センサ、記憶媒体１０５、電力源１０４等を含み得る。代わりに、いくつかの構成要素は、全ての主な構成要素にめったに必要とされないことになる。更に他の実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。用途や物理的密度に応じて、任意の数のサブ構成要素が、重量およびそれらの代わりの、意図された機能の二重の機能を果たし得る。例えば、いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリ１０４を含み得る。

いくつかの実施形態では、非光学ユニット１０８は、図１Ｂ〜図１Ｅに例示されるように、レンズ１２１または光センサ１２３を含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ（図示せず）、記憶媒体１０５、バッテリ１０４、モータ（図示せず）、回路１０３、電力供給部、プロセッサ（図示せず）、または筺体１０９の少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の回転軸１０２および第２の回転軸１０４の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸に対応する。他の実施形態では、フレーム組立体は、光学ユニットを第３の回転軸１０６周りに回転させることを許容するように更に構成される。いくつかの実施形態では、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。回転の特定軸が図１に例示されたが、当業者は、回転の軸が、必要に応じて、所与の用途の必要性に合うように、無作為に代えられ得る、すなわち、Ｘ軸（ピッチ）回転は、Ｙ軸（ロール）回転の代わりに用いられ得、またはＺ軸（ヨー）回転は、Ｘ軸（ピッチ）回転の代わりに用いられ得る、等のことを認識するであろう。

なお更に、いくつかの実施形態では、装置は、１つ以上の位置センサ１２２を更に備え、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニット１２０と関連付けられた状態情報を検出するように構成される。加えて、装置は、光学ユニットと関連付けられた状態情報に基づいて１つ以上のモータ信号１２４を生成するためのコントローラを更に備える。いくつかの実施形態では、状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。

更に他の実施形態では、位置センサの少なくとも１つは、非光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。これは、例えば、特に、非光学ユニットが、キャリヤデバイスの水平または垂直軸を表し得るベース（例えば、１０７）上に装着されるとき、空間において画像化デバイスによって生成される画像の向きを確定するために有用である。

なお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成される。加えて、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

図２、図３、図４に例示されるような好適な実施形態のいずれか１つでは、第１のフレーム部材装着ベース２２７の回転（ピッチ）軸Ｘ２０２は、例えば、モータが、フレーム組立体の回転を容易にかつ適時に調整することを可能にするために、回転（ロール）軸Ｙ２０４に対して直交に配置される。他の実施形態では、回転軸は、図３などにおけるように、互いに直交に配置されなくてもよい。

いくつかの実施形態では、図４に例示されるように、回転（ロール）軸Ｘ４０４は、例えば、モータが、フレーム組立体の回転を容易にかつ適時に調整することを可能にするために、回転（ヨー）軸Ｙ４０６に対して直交に配置される。他の実施形態では、回転軸は、図３などにおけるように、互いに直交に配置されなくてもよい。

ペイロードデバイスについての安定性を更に増すために、第１のフレーム部材装着ベース３０８およびペイロードデバイス３０９の重心は、全体として、好適には、図３に例示されるように、第１のフレーム部材の回転（ピッチ）軸Ｘ３０２上に位置する。いくつかの実施形態では、ピッチ軸は、ペイロードデバイス３０９と交差する。第１のフレーム部材およびペイロードデバイス３０９の重心が、第１のフレーム部材の回転軸Ｘ３０２上に位置するとき、第１のフレーム部材の回転は、何のトルクも生成しないことが理解される。換言すれば、第１のフレーム部材は、トルクによって引き起こされる何らかの揺れ運動がある可能性がない。それ故、ペイロードデバイスの安定性は、回転中に増大する。加えて、好適な実施形態では、キャリヤが滑らかに動いているとき、すなわち、モータ駆動安定化がわずかに要求されるときまたはモータ駆動安定化が要求されないとき、第１のフレーム部材およびペイロードデバイス３０９はまた、動的に均衡のとれた状態である。

同様に、安定性の増大をもたらし、回転Ｙ（ロール）軸３０４周りの回転によって生成されるトルクを回避するために、好適な実施形態では、図３に示されるように、第１のフレーム部材、第２のフレーム部材およびペイロードデバイス３０９の重心は、全体として、第２のフレーム部材の回転軸Ｙ３０４上に位置する。いくつかの実施形態では、回転Ｙ（ロール）軸３０４は、ペイロードデバイス３０９と交差する。

また、フレーム組立体の上述の構成は、軸１、２、または３についてほぼ無限範囲の動きを与えることができ、個別にまたは共に、０から３６０度またはそれ以上の範囲で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の回転の揺れを可能にし、例えば、パノラマ式の写真撮影を行うために、ペイロードデバイス３０９が、円周方向に（例えば、任意の軸において、３６０度、７２０度、またはそれ以上まで）回転することを可能にすることも理解される。

先行するおよび後の実施形態のいずれかにおいて、装置は、可動物体に結合されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、固定点１１８，２１８，３１８，４１８は、装着ベース２０１を装着するために、または、例えば航空機、モータ式の乗物、船、ロボット、人間、もしくは任意の他の可動物体などのキャリヤによって安定化プラットホームを運ぶことを容易にするために、使用され得る。別の例として、装着ベース２０１は、例えば、動的なビデオ撮影または写真撮影を実行するために、人間によって手で持たれ得る。

可動物体は、地球に対して動くことができる何かであり得る。例えば、可動物体は、車輪付きの乗物、無限軌道の乗物、滑動する乗物もしくはそりの乗物、航空機、ホバークラフト、船舶、または宇宙船であり得る。代わりに、動いている物体は、人間、哺乳動物、水生動物、水陸両生動物、爬虫類、鳥類、または無脊椎動物とすることができる。なお更に、動いている物体は、相対的に固定されることができるが、更に、風または地震さえもに起因する揺れか振動にさらされ得る、例えば木、柱、あるいは建物さえなどの、運動の可能性が有り得る。

加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。この運動は、限定するものではないが、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の１つを含むことができる。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスを安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。そのような装置は、例えば、画像化デバイスの光学ユニットを切り離すことによって、振動に耐えるまたは振動の無い画像のためのより安定したプラットホームを生み出すことができる。画像化デバイスの全重量の大きな割合は、レンズや光センサと直接的に関連付けられない構成要素とサブ構成要素とに関連付けられるので、装置は、光学ユニット単独のより小さなおよびより軽い構成要素に対してより良い振動抑制やより高い反応率をもたらすように設計される。

なお更に、特に図１に例示されるように、または、先行するもしくは後の実施形態のいずれかに暗示されるように、フレーム組立体は、光学ユニットに接続され、光学ユニットを支持する第１のステージと、第１の回転軸周りに第１のステージおよび光学ユニットに対して移動可能である第２のステージと、を備える。加えて、フレーム組立体は、第２の回転軸周りに第２のステージに対して移動可能な第３のステージを更に備えることができる。

図１に更に例示されるように、本明細書では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置が提供され、その装置は、図４および図５Ｂに潜在的に例示されるように、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有するフレーム組立体を備え、フレーム組立体は、画像化デバイスの光学ユニット１２０を支持するように構成され、フレーム組立体は、少なくとも第１の回転軸１０２および第２の回転軸１０４周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットは、少なくともレンズ１２１およびレンズに光学的に結合された光センサ１２３を備え、モータ組立体１１２または１１４（図示せず）は、少なくとも第１の回転軸１０２または第２の回転軸１０４周りに光学ユニット１２０の回転を許容するようにフレーム組立体１１０を駆動するように構成される。

いくつかの実施形態では、フレーム組立体は、好適には、画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量の半分以下である容量を有する。例えば、本明細書に記載され、図１に例示された、光学ユニットの小型化した構成要素は、以下の大きさを有し、６．１３ｘ４．６ｍｍの画像化領域を有する１／２．３３インチの光センサは、０．６ｇの重量がある。光学ユニットの全て（光センサレンズならびにレンズおよび光センサを固定するために使用される構造）に加えて、３軸ジャイロスコープおよび３軸加速度計の重さは、約１５ｇである。全体寸法は、約２．５ｃｍｘ１．８ｃｍｘ３ｃｍであることになる。この光学ユニットと働くように設計された画像化システムの非光学ユニットは、７７ｍｍｘ６７ｍｍｘ８０ｍｍの外径寸法容量を有し、（光学構成要素を除いて）８０ｇの総重量を有することになる。加えて、３軸フレーム組立体の各軸に沿うモータは、約２ｗだけの定格電力を有する。本明細書に記載された発明は、非常に好都合に、例えば、ＧｏＰｒｏ（登録商標）によるものなどの、１／２．３３インチの光センサを有する他の成功した「コンパクトな」画像化システムに匹敵し、寸法は５８．４ｘ３８．１ｘ２０．３ｍｍであり、重量は約７５ｇである。ＧｏＰｒｏカメラ全体を安定化するために、現存する２軸プラットホームは、９３ｍｍ×８５ｍｍ×１００ｍｍの外径寸法容量で、（カメラを除いて）２００ｇの重さを有する。より大きなフレームを駆動するために要求されるより大きなモータは、各軸に沿う各モータについて５Ｗの電力レベルを要求する。

光学ユニットを非光学ユニットから分離することによって、安定化のために要求されるフレーム組立体の容量は、画像化デバイスの全てを支持するために要求される容量よりも少ない。いくつかの実施形態では、フレーム組立体の容量は、画像化デバイスの全てを支持するためのフレーム組立体の容量に比較して１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、１００％またはそれ以上だけ削減される。他の実施形態では、フレーム組立体の容量は、全体として光学および非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求される容量の単に１／２、１／３、１／４、１／５だけである。

他の実施形態では、対象のフレーム組立体を駆動するために対象のモータによって要求される最小量のエネルギーは、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない。いくつかの実施形態では、モータは、（例えば、一体型部品として光学および非光学ユニットを有する）画像化デバイス全体を支持するフレーム組立体をモータ駆動するために要求されるエネルギーの９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％またはそれ以下の最小量のエネルギーを消費する。いくつかの実施形態では、対象のモータによって要求される最小量のエネルギーは、フレーム組立体の軸に沿って駆動するために５Ｗ、４Ｗ、３Ｗ、２Ｗ、１Ｗの電力より少ない。

いくつかの実施形態では、画像化デバイス１１５の非光学ユニットは、装置に機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、電気的に結合される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに対して移動可能である。図１に示されるように、光学ユニットと非光学ユニットが物理的に分離され、別個の装着ベース上、および／または本明細書に記載されたように、多軸装置の別個の軸上に物理的に位置するとき、光学ユニットと非光学ユニットは、設計によって、互いに対して動くことになる。

前に記載したように、いくつかの実施形態では、画像化デバイス１１５の非光学ユニット１０８は、図１Ｂ〜図１Ｅに例示されるように、画像化デバイスの光学ユニットに機械的に結合されない。種々の利用可能な通信技術の任意の１つを用いて、本明細書に記載された装置は、光学ユニットと非光学ユニットとの間の無線通信１０１ｃの手段を用いることができる。通信のそのような無線手段は、電磁的な電気通信（すなわち、ラジオ）、および２地点、もしくは１地点対多地点無線ネットワーキング、あるいはその代わりに、光（例えば、赤外線）、磁場もしくは電場を含む。

いくつかの実施形態では、画像化デバイス１１５の光学ユニット１２０は、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。更に他の実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。更に他の実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸に対応する。他の実施形態では、フレーム組立体は、光学ユニットを第３の回転軸周りに回転させることを許容するように更に構成される。いくつかの実施形態では、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

なお更に、いくつかの実施形態では、装置は、１つ以上の位置センサを更に備え、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。加えて、装置は、光学ユニットと関連付けられた状態情報に基づいて１つ以上のモータ信号を生成するためのコントローラを更に備える。いくつかの実施形態では、状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。

更に他の実施形態では、位置センサの少なくとも１つは、非光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。

なお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成される。加えて、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

述べられた実施形態のいずれかにおいて、装置は、可動物体に結合されるように構成される。可動物体は、地球に対して動くことができる何かであり得る。例えば、可動物体は、車輪付きの乗物、無限軌道の乗物、滑動する乗物もしくはそりの乗物、航空機、ホバークラフト、船舶、または宇宙船であり得る。代わりに、動いている物体は、人間、哺乳動物、水生動物、水陸両生動物、爬虫類、鳥類、または無脊椎動物として定義され得る。なお更に、動いている物体は、相対的に固定されることができるが、更に、風または地震さえもに起因する揺れか振動にさらされ得る、例えば木、柱、あるいは建物さえなどの、運動の可能性が有り得る。

加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。この運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の１つとして記載されることが多い。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスを安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。より具体的には、装置の新規な態様は、光学ユニットを一意に切り離す固有の能力であり、それ故、振動の無い画像のためのより安定的なプラットホームを作り出す。画像化デバイスの全重量の大きな割合は、レンズや光センサと直接的に関連付けられない構成要素とサブ構成要素とに関連付けられるので、装置は、光学ユニット単独のより小さなおよびより軽い構成要素に対してより良い振動抑制やより高い反応率をもたらすように設計される。

前に述べたように、装置は、可動物体に結合されるように構成される。加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。

なお更に、先行する実施形態のいずれかにおいて、フレーム組立体は、光学ユニットに接続され、光学ユニットを支持する第１のステージと、第１の回転軸周りに第１のステージおよび光学ユニットに対して移動可能である第２のステージと、を備える。加えて、フレーム組立体は、第２の回転軸周りに第２のステージに対して移動可能な第３のステージを更に備えることができる。

本明細書では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置が提供され、その装置は、画像化デバイスの光学ユニットを支持するフレーム組立体であって、当該フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、フレーム組立体と、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体であって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するようにフレーム組立体を駆動するように構成され、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する、モータ組立体と、を備える。

図１に更に例示されるように、好適な実施形態では、モータ組立体は、好適には、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるモータ組立体のエネルギーの量の半分を超えないエネルギーを消費することになる。

前の例１を参照すると、対象の発明の３軸フレーム組立体の各軸に沿うモータは、約２Ｗだけの定格電力を有する。３軸フレームについての代替の例示的な実施形態が、図２に例示される（画像化デバイスは図示されない）。

その一方で、比較すると、同様の「コンパクトな」ＧｏＰｒｏカメラに対して参照される２軸フレーム組立体を駆動するために要求されるモータは、著しく大きい。より大きな２軸フレームを駆動するために要求されるより大きなモータは、各軸に沿って各モータについて５Ｗの電力レベルを要求する。画像化デバイスの全てを支持する同様のフレーム組立体について要求されるより大きな２軸フレームの例は、図６に見られる。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、装置に機械的に結合されない。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、電気的に結合される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに対して移動可能である。

前に記載したように、いくつかの実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、画像化デバイスの光学ユニットに機械的に結合されない。種々の利用可能な通信技術の任意の１つを用いて、本明細書に記載された装置は、光学ユニットと非光学ユニットとの間の無線通信の手段を用いることができる。通信のそのような無線手段は、電磁的な電気通信（すなわち、ラジオ）、および２地点、もしくは１地点対多地点無線ネットワーキング、あるいはその代わりに、光（例えば、赤外線）、磁場もしくは電場を含む。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。更に他の実施形態では、画像化デバイスの光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。更に他の実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸に対応する。他の実施形態では、フレーム組立体は、光学ユニットを第３の回転軸周りに回転させることを許容するように更に構成される。いくつかの実施形態では、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

なお更に、いくつかの実施形態では、装置は、１つ以上の位置センサを更に備え、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。加えて、装置は、光学ユニットと関連付けられた状態情報に基づいて１つ以上のモータ信号を生成するためのコントローラを更に備える。いくつかの実施形態では、状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。

更に他の実施形態では、位置センサの少なくとも１つは、非光学ユニットと関連付けられた状態情報を検出するように構成される。

なお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成される。加えて、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

先行する実施形態のいくつかでは、装置は、可動物体に結合されるように構成される。加えて、装置は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも可動物体により引き起こされる光学ユニットによって経験される運動を比較的多く低減するように構成される。いくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置は、手で持たれるように構成される。

なお更に、先行する実施形態のいくつかでは、フレーム組立体は、光学ユニットに接続され、光学ユニットを支持する第１のステージと、第１の回転軸周りに第１のステージおよび光学ユニットに対して移動可能である第２のステージと、を備える。加えて、フレーム組立体は、第２の回転軸周りに第２のステージに対して移動可能な第３のステージを更に備えることができる。

装置のいくつかの実施形態では、そのエネルギーは、画像化デバイス装置の全てが全体としてフレーム組立体によって支持されるときにフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーの量よりも少ない。

光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置における、いくつかの実施形態では、モータ組立体は、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費し、そのエネルギーは、画像化デバイス装置の全てが全体としてフレーム組立体によって支持されるときに、フレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーの量よりも少ない。

上記で提案したように、装置の少なくとも１つの実施形態は、画像化デバイスの全てを支持するように構成されたフレーム組立体を備え、構成要素は、分離されており、フレーム上の異なる位置に置かれる。例えば、図１に示されるように、非光学ユニットは、Ｚ軸フレーム上のベース１０７上に置かれ、その一方で、光学ユニットは、Ｘ軸フレームに接続される。この構成では、非光学構成要素の質量は、光学ユニットから完全に切り離され得、それ故、Ｚ面上のより大きなモータやフレームベースを伴う、フレーム組立体構成要素の組み合わせ、およびＺ面より下でのより小さな構成のフレーム構成要素の使用、ならびに光学ユニットの運動だけを制御するフレームを駆動するためのより少ないエネルギーを消費するモータのその後の使用を可能にする。この例は、現在可能な非常に多くの可能な構成およびサブ構成のうちの１つの例示的な例としての意味だけを表す。

本明細書では、図１において前に例示したように、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える光学ユニット３０９と、光学ユニットに電気的に結合された非光学ユニット（図示せず）であって、光学ユニットが、光学ユニットに結合されたフレーム組立体３００の作動によって非光学ユニットに対して移動可能である、非光学ユニットと、を備える画像化デバイスが提供される。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、フレーム組立体に機械的に結合されない。図３に示されるように、代表的な３軸フレーム組立体３００は、キャリヤブラケット３０８におけるフレームのＸ軸３０２に結合された光学ユニット３０９を用いて例示されたが、非光学ユニットは、フレームから離れたどこか遠隔に位置する。前に記載したように、非光学ユニットおよび光学ユニットは、無線通信構成で例示される。

前の例のように、例示的なフレームは、位置センサ３２２を伴う駆動モータ３１０、３１２、３２０と、そのセンサによって生成された状態情報に基づいて、装置のフレーム組立体の運動を駆動するために１つ以上のモータ信号を生成するための少なくとも１つのコントローラ３２４とを有する。

更に、回転符号αおよびβによって例示されるように、光学ユニットの運動を制御するフレーム組立体の部分は、Ｚ３０６（ヨー）軸とＹ３０４（ロール）軸との間の回転角（α）で、また、非直角の回転角（β）で動く自由度を有し、非光学ユニットがフレームに結合されようが、遠隔に位置しようが、非光学ユニットから離れる正味の姿勢並進運動を結果としてもたらす。

加えて、図３および図４は、追加的な回転アーム３１４、４２９、４４２を提供することと、アーム延長部分３１５、４４１をそれぞれ支持することとによって、代替の並進および姿勢運動のための手段を例示し、それは、画像化デバイスの光学ユニットと非光学ユニットとの間で可能な相対運動を更に例示し、また、フレーム自体内のより大きな範囲の運動をもたらす。

いくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。

いくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。他の実施形態では、画像化デバイスの非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、モータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

画像化デバイスのいくつかの実施形態では、光学ユニット３０９は、フレーム組立体の作動によって第１の回転軸３０２および第２の回転軸３０４周りに移動可能であり、光学ユニットは、フレーム組立体の作動によって第３の回転軸３０６周りに移動可能である。

画像化デバイスの他の実施形態では、光学ユニットは、フレーム組立体の作動によって第３の回転軸周りに移動可能であり、第３の回転軸は、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

画像化デバイスのなお更なる実施形態では、光学ユニットと関連付けられた状態情報は、１つ以上の位置センサ３２２によって検出可能であり、光学ユニットと関連付けられた状態情報は、フレーム組立体の作動を駆動するコントローラ３２４によって１つ以上のモータ信号を生成するために使用される。状態情報は、並進もしくは回転運動情報または位置情報を含む。加えて、非光学ユニットと関連付けられた状態情報は、１つ以上の位置センサによって検出可能である。

画像化デバイスのなお更なる実施形態では、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、光学ユニットの少なくともとピッチ、ロール、またはヨー軸と関連付けられた運動を測定するように構成され、１つ以上の位置センサの少なくとも１つは、慣性センサを備える。

いくつかの実施形態では、画像化デバイスのフレーム組立体は、可動物体に結合されるように構成される。図３および図４に例示されるように、複数の固定点３１８、４１８が、フレーム組立体を可動物体に結合するための１つの可能な位置として、Ｚ軸ベース３１６上に提供される。

画像化デバイスのいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、単一筺体内に収容される。図４に示されるように、小型化した画像化デバイス４５９が、キャリヤブラケット４３１内に収容され、第１の駆動部材４３２および１つ以上の位置センサ４２２を用いて第１の軸周りに駆動される。他の実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、単一筺体内に収容されない。この実施形態では、画像化デバイスは、第１の回転軸４２９および第１の駆動部材４３２の回転軸周りに枢動する能力を有する多軸回転および並進運動の完全な範囲を有する。加えて、ロールの動きは、コントローラ４２４によって提供されるモータ信号を用いて、第２の駆動モータ４３３および位置センサ４２２によってもたらされる。また最終的には、ヨーの動きが、第３の駆動モータ４３４および位置センサ４２２によってもたらされ、画像化デバイスが延長アーム４４１および４４２周りに枢動することを可能にする。

画像化デバイス４５９の更に他の実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットはいずれも、画像を取り込んで記憶するように利用される。

図５Ａに示されるように、機体５１０と、その機体に取り付けられ、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスを安定化するための装置と、を備える代表的な航空機５００が提供され、その装置は、画像化デバイスの光学ユニット５４０に回転可能に結合され、画像化デバイスの全てを全体として支持する、装着部材５２５を有するフレーム組立体５２０であって、当該フレーム組立体が、画像化デバイスを少なくとも第１の回転軸５０１および第２の回転軸５０２周りに回転させることを許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズ５２１（図示せず）およびレンズに光学的に結合された光センサ５２３（図示せず）を備える、フレーム組立体と、フレーム組立体に結合されたモータ組立体５３０であって、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体を直接的に駆動するように構成されたモータ組立体と、を備える。

任意選択的に、デバイスは、フレーム組立体に結合された第３のモータ組立体５３６を有するように構成され、そのモータ組立体は、図５Ｂおよび図５Ｃに例示されるように、光学ユニット５４５を第３の回転軸５０３周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体５７０を直接的に駆動するように構成される。

本明細書では、機体と、その機体に取り付けられ、画像化デバイスの全てを構成する光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置と、を備える航空機が提供され、その装置は、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有するフレーム組立体であって、当該フレーム組立体が、画像化デバイスの光学ユニットを支持するように構成され、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、フレーム組立体と、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体であって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するようにフレーム組立体を駆動するように構成されたモータ組立体と、を備える。任意選択的に、デバイスは、フレーム組立体に結合された第３のモータ組立体５３６で構成され、そのモータ組立体は、図５Ｂおよび図５Ｃに例示されるように、光学ユニット５４５を第３の回転軸５０３周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体５７０を直接的に駆動するように構成される。

好適には、図５Ｂに示されるように、フレーム組立体５７０は、画像化デバイス５４０の全てを全体として支持すること無く、画像化デバイスの光学ユニット５４５を支持するように構成され、フレーム組立体は、光学ユニットを少なくとも第１の回転軸５０１および第２の回転軸５０２、また任意に第３の回転軸５０３周りに、回転させることを許容するように構成され、光学ユニットは、少なくともレンズ５２１およびレンズに光学的に結合された光センサ５２３を備え、フレーム組立体に結合されたモータ組立体５３２，５３４は、光学ユニット５４５を少なくとも第１の回転軸５０１または第２の回転軸５０２周りに回転させることを許容するようにフレーム組立体５７０を直接的に駆動するように構成される。加えて、第３のモータ組立体５３６は、光学ユニット５４５を第３の回転軸５０３周りに回転することを許容するように、フレーム組立体に結合される。

本明細書では、機体と、その機体に取り付けられ、画像化デバイスの全てを構成する光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置と、を備える航空機が提供され、その装置は、画像化デバイスの光学ユニットを支持するフレーム組立体であって、当該フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、フレーム組立体と、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体であって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するようにフレーム組立体を駆動するように構成され、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する、モータ組立体と、を備える。

航空機５００のいくつかの実施形態では、乗物は、航空機の運動を駆動するように構成されたエンジン５５５を備える。いくつかの実施形態では、エンジンは、機体内に構成される。いくつかの実施形態では、エンジンは、ロータ組立体５５０の構成要素として構成される。

本発明の別の態様によれば、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化するための装置はまた、図５Ｂに例示されるような衝撃吸収体５７１を備える。衝撃吸収体は、画像化デバイスを隔離するために、あるいはより重要なことには、光学ユニットを振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動から隔離するために、フレーム上に、好適には、フレームと動いている乗物との間に、装着表面に、戦略的に置かれ得る。

いくつかの実施形態では、航空機は、航空機の乗員を必要とすること無く、制御飛行が可能な無人航空機である。

いくつかの実施形態では、航空機は、揚力を無人航空機にもたらすよう回転するように構成された１つ以上のブレード５５７を備える。

航空機のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、フレーム組立体によって支持されること無く、機体によって支持される。前の例において、また、再び図５Ｂ、もしくは図１Ｂ〜図１Ｅに例示されるように、光学ユニットおよび非光学ユニットは、物理的に分離され得、繋留（有線）１０１または無線通信手段１０１ｃによって通信することができる。

本明細書では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、図１Ａおよび図５Ｂに例示されるように、画像化デバイスの全てを全体として支持すること無く、フレーム組立体を使用して画像化デバイスの光学ユニットを支持することであって、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、当該支持することと、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに電気的に結合される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニット１２０，５４０は、フィルタ、位置センサ、記憶媒体１０５、バッテリ１０４、ズームモータ、回路１０３、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学１０８ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体１０５、電力供給部、バッテリ１０４、モータ、回路１０３、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体１０９の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかにおいて、方法は、光学ユニット１２０と非光学ユニット１０８の両方を使用して画像を取り込んで記憶することを更に含む。

本明細書では、画像化デバイスの全てを構成する光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、フレーム組立体を使用して画像化デバイスの光学ユニットを支持することであって、光学ユニットおよび非光学ユニットを有する画像化デバイスの全てを支持するために要求されるフレーム組立体の容量よりも少ない容量を有するフレーム組立体であって、当該フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、当該支持することと、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに電気的に結合される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリ１０４を備える。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニット１０８は、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、光学ユニットおよび非光学ユニットを備える画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、フレーム組立体を使用して画像化デバイスの光学ユニットを支持することであって、フレーム組立体が、少なくとも第１の回転軸および第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を許容するように構成され、光学ユニットが、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える、当該支持することと、フレーム組立体に動作可能に接続されたモータ組立体であって、画像化デバイスの全てを支持するフレーム組立体を駆動するために要求されるエネルギーよりも少ない最小量のエネルギーを消費する、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、少なくとも第１の回転軸または第２の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットおよび非光学ユニットは、互いに電気的に結合される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。本発明の別の態様によれば、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化する方法が提供され、その方法は、少なくともレンズおよびレンズに光学的に結合された光センサを備える光学ユニットを設けることと、非光学ユニットを光学ユニットに電気的に結合することと、光学ユニットに結合されたフレーム組立体の作動によって光学ユニットを非光学ユニットに対して移動させることと、を含む。

安定化方法のいくつかの実施形態では、光学ユニットは、フィルタ、位置センサ、記憶媒体、バッテリ、ズームモータ、回路、電力供給部、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを更に備える。方法の他の実施形態では、光学ユニットは、光学ユニットに安定性をもたらすように適合された重量のあるものを更に備える。いくつかの実施形態では、重量のあるものは、バッテリを含む。なお更なる実施形態では、バッテリは、航空機または画像化デバイスの動作に必要な電力を供給するように構成される。

安定化方法のいくつかの実施形態では、非光学ユニットは、レンズまたは光センサを含まない。安定化方法の他の実施形態では、非光学ユニットは、位置センサ、記憶媒体、電力供給部、バッテリ、モータ、回路、ディスプレイ、プロセッサ、または筺体の少なくとも１つを備える。

安定化方法の更に他の実施形態では、第１の回転軸および第２の回転軸の少なくとも１つは、光学ユニットのピッチ、ロール、またはヨー軸に対応する。他の実施形態では、方法は、モータ組立体を使用してフレーム組立体を駆動することと、それによって、第３の回転軸周りに光学ユニットの回転を引き起こすことと、を更に含む。なお更なる方法では、第３の回転軸が、光学ユニットのピッチ、ロールまたはヨー軸の少なくとも１つに対応する。

安定化方法の更に他の実施形態では、方法は、光学ユニットの傾斜角を正すために、非光学ユニットおよび／または光学ユニットの傾斜角を示すための少なくとも１つの位置センサからの信号を受信することを含む。更に他の実施形態では、方法は、非光学ユニットによって経験される運動の量よりも光学ユニットによって経験される運動をより多く低減することを更に含む。方法のいくつかの実施形態では、その運動は、振動、衝撃、揺れ、震動、揺動、または急な動きの運動の少なくとも１つを備える。

安定化方法の先行する実施形態のいずれかでは、方法は、光学ユニットと非光学ユニットの両方を使用して画像を取り込むことと記憶することとを更に含む。

本明細書では、機体および機体に接続されたフレーム組立体を備える航空機であって、フレーム組立体が、それに取り付けられたバッテリを備え、フレーム組立体が、光学ユニットを有する画像化デバイスを保持し安定化するように構成され、バッテリが、画像化デバイスの位置から離れた位置でその組立体に取り付けられ、バッテリが、航空機または画像化デバイスの動作に電力を供給するように構成される、航空機が提供される。

いくつかの実施形態では、バッテリは、航空機の動作に電力を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、バッテリは、画像化デバイスの光学ユニットに安定性をもたらす重量のあるものを有する。

本発明の好適な実施形態が本明細書に示され記載されたが、そのような実施形態は、ほんの一例として提供されることが当業者に自明であろう。非常に多くの変形、変更、および置き換えが、発明から逸脱すること無く、直ぐに当業者の心に浮かぶであろう。本明細書に記載された発明の実施形態への種々の代替案が、発明を実施する際に用いられ得ることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は、発明の範囲を定義することと、これらの特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの均等物は、それによって包含されることと、が意図される。

Claims (22)

1. 航空機であって、
   前記航空機に揚力をもたらすよう構成された１又は複数のブレードが結合された機体と、前記機体に接続され、画像化デバイスの少なくとも一部を安定化させるよう構成された装置とを備え、
   前記画像化デバイスは、レンズ及び光センサを含む光学ユニットと、前記光学ユニットとは異なる非光学ユニットと、を含み、
   前記光学ユニットと前記非光学ユニットとの間は、前記光センサによって生成された画像を含む通信が可能であり、
   前記装置は、前記光学ユニットを支持し前記非光学ユニットを支持しないフレーム組立体と、前記フレーム組立体に結合されたモータ組立体と、を含み、
   前記フレーム組立体は、前記光学ユニット及び慣性センサを支持する第１のフレーム部材と、前記第１のフレーム部材の重さを支える第２のフレーム部材と、を含み、
   前記フレーム組立体は、少なくとも第１の回転軸及び第２の回転軸について前記光学ユニットを回転可能な構成であり、
   前記モータ組立体は、少なくとも前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸について前記光学ユニットを回転可能となるように、前記慣性センサから提供される信号に応じて前記フレーム組立体を駆動する構成である、
   航空機。
2. 前記モータ組立体のモータが前記フレーム組立体に対応するフレーム部材を駆動するために利用する電力は、５ワット以下である、
   請求項１に記載の航空機。
3. 前記光学ユニットと前記非光学ユニットとの間は、無線による通信が可能である、
   請求項１に記載の航空機。
4. 前記光学ユニットと前記非光学ユニットとの間は、電磁的、光、磁場、又は、電場のうちの少なくとも１つによる通信が可能である、
   請求項１に記載の航空機。
5. 前記光学ユニットと前記非光学ユニットとの間は、ラジオ、又は、赤外線による通信が可能である、
   請求項４に記載の航空機。
6. 前記光学ユニットと前記非光学ユニットとの間は、２地点、又は、１地点対多地点の無線ネットワーキングによる通信が可能である、
   請求項３に記載の航空機。
7. 前記非光学ユニットを含む筐体は、前記機体の外側にある、
   請求項１に記載の航空機。
8. 前記非光学ユニットを含む筐体は、前記機体から分離可能である、
   請求項７に記載の航空機。
9. 前記フレーム組立体は、前記第２のフレーム部材及び前記第１のフレーム部材の重さを支える第３のフレーム部材を含み、
   前記フレーム組立体は、さらに、第３の回転軸について前記光学ユニットを回転可能に構成される、
   請求項１に記載の航空機。
10. 前記第１の回転軸、前記第２の回転軸、又は、前記第３の回転軸の少なくとも１つは、前記光学ユニットのロール軸である、
    請求項９に記載の航空機。
11. 前記モータ組立体は、最小量のエネルギーを消費し、
    前記最小量のエネルギーは、前記光学ユニット及び前記非光学ユニットの両方を支持するフレーム組立体を駆動する前記モータ組立体に求められる最小量のエネルギーの８０％以下である、
    請求項９に記載の航空機。
12. 前記光学ユニットの最大寸法は３ｃｍ以下である、
    請求項１に記載の航空機。
13. 前記光学ユニットの重さは１５グラム以下である、
    請求項１に記載の航空機。
14. 前記航空機は無人航空機である、
    請求項１に記載の航空機。
15. １以上の衝撃吸収体をさらに備え、
    前記１以上の衝撃吸収体は、前記フレーム組立体と前記機体との間に配置される、
    請求項１に記載の航空機。
16. 前記光学ユニット及び前記非光学ユニットが全体として前記画像化デバイスを構成する、
    請求項１に記載の航空機。
17. 前記非光学ユニットは、前記光学ユニットと機械的に結合されない、
    請求項１に記載の航空機。
18. 前記非光学ユニットを含む筐体は、記憶媒体を含む、
    請求項１に記載の航空機。
19. 前記光学ユニットを含む筐体は、取り外し可能な記憶媒体を含む、
    請求項１に記載の航空機。
20. 前記光学ユニットは、前記光センサに電力を供給するための電力供給部、前記光センサによって取り込まれた画像を処理するためのプロセッサ、又は、前記画像を記憶するための記憶媒体を含まない、
    請求項１に記載の航空機。
21. 請求項１に記載の航空機に備えられる前記画像化デバイスの少なくとも一部を安定化させる方法であって、
    前記フレーム組立体にて前記光学ユニットを支持して、前記光学ユニットを安定化させ、
    前記フレーム組立体にて前記非光学ユニットを支持しない、
    方法。
22. 画像化デバイスの少なくとも一部を安定化させるよう構成された装置であって、
    前記画像化デバイスは、レンズ及び光センサを含む光学ユニットと、前記光学ユニットとは異なる非光学ユニットと、を含み、
    前記光学ユニットと前記非光学ユニットとの間は、前記光センサによって生成された画像を含む通信が可能であり、
    前記装置は、前記光学ユニットを支持し前記非光学ユニットを支持しないフレーム組立体と、前記フレーム組立体に結合されたモータ組立体と、を含み、
    前記フレーム組立体は、前記光学ユニット及び慣性センサを支持する第１のフレーム部材と、前記第１のフレーム部材の重さを支える第２のフレーム部材と、を含み、
    前記フレーム組立体は、少なくとも第１の回転軸及び第２の回転軸について前記光学ユニットを回転可能な構成であり、
    前記モータ組立体は、少なくとも前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸について前記光学ユニットを回転可能となるように、前記慣性センサから提供される信号に応じて前記フレーム組立体を駆動する構成である、
    装置。

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