一种无人机的重心补偿系统的制作方法

本实用新型涉及光学领域，特别是涉及一种无人机的重心补偿系统。

背景技术：

目前，无人飞机以提升操作性及节能化为目的，正朝着小型化、轻量化的方向发展。但是将摄像装置搭载在无人飞机上时，由于变焦镜片的移动导致摄像装置的重心随之变动，无人飞机整体的重心就会失去平衡，从而导致无人飞机的飞行稳定性下降，会有坠毁之虞。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种上下设置有镜头模组并在在变焦时通过的上下镜片对应移动来补偿重心的互补无人机的重心补偿系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无人机的重心补偿系统，包括无人飞机的机身，机身设有用于控制无人飞机的控制单元和摄像装置，摄像装置设有望远摄像单元及广角摄像单元，望远摄像单元设有含有多枚镜片并根据多枚镜片的移动而在望远域内变焦的望远镜头模组，望远摄像单元还设有用于拍摄来自望远镜头模组的图像的望远用摄像部及用于驱动多枚镜片沿望远镜头模组的光轴移动的望远镜头驱动部，广角摄像单元设有含有多枚镜片并根据多枚镜片的移动而在广角域内变焦的广角镜头模组，广角摄像单元还设有用于拍摄来自广角镜头模组的图像的广角用摄像部及用于驱动多枚镜片沿广角镜头模组的光轴移动的广角镜头驱动部，望远镜头驱动部通过驱动望远镜头模组中的镜片移动补偿对应广角镜头驱动部驱动广角镜头模组中因镜片移动带来的重心变动，或者广角镜头驱动部通过驱动广角镜头模组中的镜片移动补偿对应望远镜头驱动部驱动望远镜头模组中因镜片移动带来的重心变动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，控制单元设有控制部、存储器及通信部，存储器内存储有广角镜头模组或望远镜头模组的焦点距离及补偿重心变动时与广角镜头模组或望远镜头模组相对应的焦点距离。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，控制部根据通信部发出的指令或者控制程序或者存储器内的存储数据控制望远镜头驱动部和广角镜头驱动部，望远用摄像部和广角用摄像部采集到的图像传送至控制部。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，望远镜头模组包括依次设置的第1望远镜片群、第2望远镜片群、第3望远镜片群、望远用聚焦镜片群、及第4望远镜片群，第1望远镜片群及第3望远镜片群固定在望远镜头模组的光轴上，第2望远镜片群、第4望远镜片群4及望远聚焦镜片群相互独立并可以沿着望远镜头模组的光轴移动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，广角镜头模组包括依次设置的第1广角镜片群、第2广角镜片群、广角用聚焦镜片群和第3广角镜片群，第3广角镜片群被固定在广角镜头模组的光轴上，第1广角镜片群、第2广角镜片群及广角用聚焦镜片群相互独立并可以沿着广角镜头模组的光轴移动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，在第1广角镜片群及第2广角镜片群至少一方变焦时通过第2望远镜片群及第4望远镜片群至少一方移动来补偿重心变动，在第2望远镜片群及第4望远镜片群至少一方变焦时通过第1广角镜片群及第2广角镜片群至少一方移动来补偿重心变动。

本实用新型的有益效果：此无人机的重心补偿系统,设有的控制单元控制广角镜头驱动部及望远镜头驱动部，使得当望远镜头模组中的镜片因变焦而移动时，广角镜头驱动部驱动广角镜头模组中的镜片移动来补偿重心变动；同理，当广角镜头模组中的镜片因变焦而移动时，望远镜头驱动部驱动望远镜头模组中的镜片移动来补偿重心变动；此重心补偿系统解决了无人飞机在光轴变动时产生的重心偏移问题，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是本实用新型实施例用户操作无人机整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例主视图；

图3是本实用新型实施例侧剖视图；

图4是本实用新型实施例控制系统图。

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4，本实用新型为一种无人机的重心补偿系统，包括无人飞机500的机身200，机身200设有用于控制无人飞机500的控制单元250和摄像装置700，摄像装置700设有望远摄像单元702及广角摄像单元704，望远摄像单元702设有含有多枚镜片并根据多枚镜片的移动而在望远域内变焦的望远镜头模组720，望远摄像单元702还设有用于拍摄来自望远镜头模组720的图像的望远用摄像部730及用于驱动多枚镜片沿望远镜头模组720的光轴移动的望远镜头驱动部712，广角摄像单元704设有含有多枚镜片并根据多枚镜片的移动而在广角域内变焦的广角镜头模组740，广角摄像单元704还设有用于拍摄来自广角镜头模组740的图像的广角用摄像部750及用于驱动多枚镜片沿广角镜头模组740的光轴移动的广角镜头驱动部714，望远镜头驱动部712通过驱动望远镜头模组720中的镜片移动补偿对应广角镜头驱动部714驱动广角镜头模组740中因镜片移动带来的重心变动，或者广角镜头驱动部714通过驱动广角镜头模组740中的镜片移动补偿对应望远镜头驱动部712驱动望远镜头模组720中因镜片移动带来的重心变动。

此无人机的重心补偿系统,设有的控制单元250控制广角镜头驱动部714及望远镜头驱动部712，使得当望远镜头模组720中的镜片因变焦而移动时，广角镜头驱动部714驱动广角镜头模组740中的镜片移动来补偿重心变动；同理，当广角镜头模组740中的镜片因变焦而移动时，望远镜头驱动部712驱动望远镜头模组720中的镜片移动来补偿重心变动；此重心补偿系统解决了无人飞机在光轴变动时产生的重心偏移问题，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，控制单元250设有控制部252、存储器254及通信部256，存储器254内存储有广角镜头模组740或望远镜头模组720的焦点距离及补偿重心变动时与广角镜头模组740或望远镜头模组720相对应的焦点距离。

作为本实用新型优选的实施方式，控制部252根据通信部256发出的指令或者控制程序或者存储器254内的存储数据控制望远镜头驱动部712和广角镜头驱动部714，望远用摄像部730和广角用摄像部750采集到的图像传送至控制部252。

作为本实用新型优选的实施方式，望远镜头模组720包括依次设置的第1望远镜片群721、第2望远镜片群722、第3望远镜片群723、望远用聚焦镜片群725、及第4镜片群724，第1望远镜片群721及第3望远镜片群723固定在望远镜头模组720的光轴上，第2望远镜片群722、第4望远镜片群724及望远聚焦镜片群725相互独立并可以沿着望远镜头模组720的光轴移动。

作为本实用新型优选的实施方式，广角镜头模组740包括依次设置的第1广角镜片群741、第2广角镜片群742、广角用聚焦镜片群745和第3广角镜片群743，第3广角镜片群743被固定在广角镜头模组740的光轴上，第1广角镜片群741、第2广角镜片群742及广角用聚焦镜片群745相互独立并可以沿着广角镜头模组740的光轴移动。

作为本实用新型优选的实施方式，在第1广角镜片群741及第2广角镜片群742至少一方变焦时通过第2望远镜片群722及第4望远镜片群724至少一方移动来补偿重心变动，在第2望远镜片群722及第4望远镜片群724至少一方变焦时通过第1广角镜片群741及第2广角镜片群742至少一方移动来补偿重心变动。

本实用新型为机身200所支持的摄像装置700配备有用于望远摄像单元702、用于广角的摄像单元704。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具备有能使第1水平旋翼212等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。

望远摄像单元702配备有望远镜头模组720、望远用摄像部730和望远镜头驱动部712。望远镜头模组720用于根据多枚镜片的移动而在望远域内变焦的望远变焦。望远用摄像部730拍摄来自望远镜头模组720的图像。望远镜头驱动部712能使多枚镜片沿图3所示的望远镜头模组720的光轴A1移动。

广角摄像单元704配备有广角镜头模组740、广角用摄像部750和广角镜头驱动部714。广角镜头模组740用于根据多枚镜片的移动而在广角域内变焦的望远变焦。广角用摄像部750拍摄来自广角镜头模组740的图像。广角镜头驱动部714能使多枚镜片沿着图3所示的广角镜头模组740的光轴A2移动。

在图2以及图3上，分别用G1和G2以及G3来图示机身200的重心、处在因多枚镜片的移动而变焦前的初期状态的望远镜头模组720以及广角镜头模组740的重心。在G1和G2和G3之间的位置的无人飞机100的整体重心用G来图示。机身200的重心轴、同样状态下的望远镜头模组720以及广角镜头模组740的重心轴分别用重心G1和G2以及G3的重力方向的延伸向量来图示。在这个初期状态下，机身200的重心轴和望远镜头模组720以及广角镜头模组740的重心轴的位置在同轴上，像这样，无人飞机500呈左右对称的结构，因此，无人飞机500能稳定起飞、飞行以及降落。

望远镜头模组720是指内部含有多枚镜片的镜片镜筒。望远镜头模组720内含第1望远镜片群721和第2望远镜片群722和第3望远镜片群723和望远用聚焦镜片群725和第4镜片群724，这些镜片群在望远镜头模组720内是按这个顺序配置的。第1望远镜片群721等是用来变焦的，第1望远镜片群721以及第3望远镜片群723被固定在光轴A1上，另一方面，第2望远镜片群722以及第4望远镜片群724是相互独立，且可以沿着光轴A1移动。望远用聚焦镜片群725是用来聚焦的，它独立于变焦用的第1望远镜片群721等，且能沿着光轴A1移动。

望远用摄像部730被配置在光轴A1上，拍摄来自望远镜头模组720的图像。光轴A1在射入到望远镜头模组720的光线的入射侧和反侧上。望远用摄像部730是指CCD或者CMOS之类的摄像元件。

望远镜头驱动部712能控制步进马达或伺服电动机之类的旋转次数，内置有用于变焦的马达和用于聚焦的马达。望远镜头驱动部712将马达的旋转力量转换为直线运动，使第2望远镜片群722、第4望远镜片群724以及望远聚焦镜片群725沿着光轴A1移动。

广角镜头模组740是指内含多枚镜片的镜头镜筒。广角镜头模组740含有第1广角镜片群741、第2广角镜片群742、广角用聚焦镜片群745和第3广角镜片群743，这些镜片群在广角镜头模组740内是按顺序配置的。第1广角镜片群741等镜片群是用来变焦的，第3广角镜片群743被固定在光轴A2上，另一方面，第1广角镜片群741以及第2广角镜片群742既相互独立，又能沿着光轴A2移动。广角用聚焦镜片群745是用来聚焦的，它独立于变焦用的第1广角镜片群741等镜片群，且能沿着光轴A2移动。

广角用摄像部750被配置在光轴A2上，拍摄来自广角镜头740的图像。光轴A2在入射到广角镜头模组740的光线的入射侧和反侧。广角用摄像部750是指CCD或CMOS之类的摄像元件。

广角镜头驱动部714能控制步进马达或伺服电动机之类的旋转次数，内置用于变焦的马达和用于聚焦的马达。广角镜头驱动部714能使马达的旋转力量转换为直线运动，使第1广角镜片群741、第2广角镜片群742以及广角聚焦镜片群745沿着光轴A2移动。

图4表示的是无人飞机500控制系统图。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500的动作，机体200的控制单元250具备有控制部252和存储器254以及通信部256。通信部256是通过无线通信和外部通信。控制部252是通过通信部256，从操作装置50那接收指令后，将来自拍望远用摄像部730和广角用摄像部750的图像的摄像部的映像信号传给操作装置50。控制部252根据操作装置50的指令，控制无人飞机100的起飞、飞行以及降落、第1翼驱动部214等。

存储器254储存有广角镜头模组740以及望远镜头模组720的一方的焦点距离和、补偿无人飞机500的重心变动时所需的广角镜头模组740以及望远镜头模组720的其他方的焦点距离的对应关系表的资料。

控制部252根据操作装置50的指令控制望远摄像单元702的望远镜头驱动部712。该指令除了可以含有与望远镜头模组720的变焦操作有关的指令之外，还可以含有与望远镜头模组720是手动对焦时的对焦操作有关的指令。然而，望远镜头模组720是自动对焦方式也可以。与此同样地，控制部252根据操作装置50的指令，控制广角摄像单元704的广角镜头驱动部714。

因为望远镜头模组720的第2望远镜片群722和第4望远镜片群724、以及广角镜头模组740的第1广角镜片群741和第2广角镜片群742中为变焦所用的一方导致的移动会生无人飞机500产生重心变动，为使这之中没有被变焦所用的至少其中一个镜片沿着该光轴移动以补偿无人飞机500的重心变动，控制部252需控制望远镜头驱动部712以及广角镜头驱动部714中的其中至少一方。 控制部252既可以根据事先编好的控制程序控制望远镜头驱动部712以及广角镜头驱动部714其中的至少一方，也可以参考存储在存储器254里的表格，控制望远镜头驱动部712以及广角镜头驱动部714其中的至少一方。

储存器254存储广角镜头模组740以及望远镜头模组720的一方的焦点距离[mm]和、广角镜头模组740以及望远镜头模组720的其他方的焦点距离[mm]的对应关系。当将广角镜头模组740用在变焦时，可以使广角镜头模组740的焦点距离从50[mm]变动为20[mm]，即能使变焦用的第1广角镜片群741以及第2广角镜片群742其中至少一方沿着光轴A2，移动到广角用摄像部750侧，同时能使广角镜头模组740的重心G3在同样的方向上移动。那么，与此同时，可以根据这个表格，使没有用在变焦上的望远镜头模组720的焦点距离从50[mm]变动到200[mm]，即，使变焦用的第2望远镜片群722以及第4望远镜片群724其中至少一方沿着光轴A1，在光线入射侧上按预定速度移动。据此，能补偿因用在变焦的第1广角镜片群741以及第2广角镜片群742其中至少一方的移动而产生的无人飞机500的重心变动。换而言之就是，即使移动用于变焦的第1广角镜片群741以及第2广角镜片群742其中至少一方，也能将无人飞机500的重心G的位置维持在初期位置上。此外，预定速度是指，通常下不会使无人飞机500整体的重心G偏离初期位置的速度，这个信息既可以编入事先开发好的控制程序中，也可以存储在储存器254里。

与此同样的，当将望远镜头模组720用在变焦时，可以使望远镜头模组720的焦点距离从300[mm]变动为100[mm]，即，能使变焦用的第2望远镜片群722以及第4望远镜片群724其中的至少一方沿着光轴A1移动到望远用摄像部730侧，同时能使望远镜头模组720的重心G2在同样的方向上移动。因此，与此同时，使没有用在变焦上的广角镜头模组740的焦点距离从14[mm]变为28[mm]，即，使变焦用的第1广角镜片群741以及第2广角镜片群742的其中至少一方按预定的速度沿着光轴A2在光线入射侧上移动。据此可以补偿因用在变焦的第2望远镜片群722以及第4望远镜片群724其中至少一方的移动而产生的无人飞机500的重心变动。换而言之就是，即使移动用于变焦的第2望远镜片群722以及第4望远镜片群724其中至少一方，也能将无人飞机500的重心G的位置维持在初期位置上。

虽说可以使望远镜头模组720以及广角镜头模组740之中不用在变焦的至少一方沿着光轴移动，以补偿无人飞机500的重心变动，但也可以使望远镜头模组720以及广角镜头模组740之中不用在变焦的模组沿着光轴移动，来补偿无人飞机500的重心变动。这种情况下，摄像装置700还可具备能使望远镜头模组720以及广角镜头模组740中至少一方沿着其光轴移动的驱动部。还有，当使用望远镜头模组720以及广角镜头模组740中不用在变焦时的一方来补偿无人飞机500的重心变动时，该镜头模组可以回到初期位置后再使用。这种情况下，存储器254存储有表示望远镜头模组720以及广角镜头模组740之中用于变焦的一方的焦点距离和、用来补偿无人飞机500的重心变动时所需的、望远镜头模组720以及广角镜头模组740中不用在变焦的一方的移动量的对应关系的表格资料。

此外，在使用望远镜头模组720以及广角镜头模组740这2个系统的情况下，当这些系统的重心轴不同轴时，即，补偿因不被用来变焦的镜头模组的镜片的移动所导致的无人飞机500的重心变动时，会产生以连接各镜头模组的重心位置的连接线的中心为旋转中心的旋转力矩（动量），为了补偿这个，控制部252可调整机身200的各水平旋翼的输出，以保持平衡。

当然，本发明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。