本實用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種無人機的重心補償系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，無人飛機以提升操作性及節(jié)能化為目的，正朝著小型化、輕量化的方向發(fā)展。但是將攝像裝置搭載在無人飛機上時，由于變焦鏡片的移動導(dǎo)致攝像裝置的重心隨之變動，無人飛機整體的重心就會失去平衡，從而導(dǎo)致無人飛機的飛行穩(wěn)定性下降，會有墜毀之虞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種上下設(shè)置有鏡頭模組并在在變焦時通過的上下鏡片對應(yīng)移動來補償重心的互補無人機的重心補償系統(tǒng)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種無人機的重心補償系統(tǒng)，包括無人飛機的機身，機身設(shè)有用于控制無人飛機的控制單元和攝像裝置，攝像裝置設(shè)有望遠攝像單元及廣角攝像單元，望遠攝像單元設(shè)有含有多枚鏡片并根據(jù)多枚鏡片的移動而在望遠域內(nèi)變焦的望遠鏡頭模組，望遠攝像單元還設(shè)有用于拍攝來自望遠鏡頭模組的圖像的望遠用攝像部及用于驅(qū)動多枚鏡片沿望遠鏡頭模組的光軸移動的望遠鏡頭驅(qū)動部，廣角攝像單元設(shè)有含有多枚鏡片并根據(jù)多枚鏡片的移動而在廣角域內(nèi)變焦的廣角鏡頭模組，廣角攝像單元還設(shè)有用于拍攝來自廣角鏡頭模組的圖像的廣角用攝像部及用于驅(qū)動多枚鏡片沿廣角鏡頭模組的光軸移動的廣角鏡頭驅(qū)動部，望遠鏡頭驅(qū)動部通過驅(qū)動望遠鏡頭模組中的鏡片移動補償對應(yīng)廣角鏡頭驅(qū)動部驅(qū)動廣角鏡頭模組中因鏡片移動帶來的重心變動，或者廣角鏡頭驅(qū)動部通過驅(qū)動廣角鏡頭模組中的鏡片移動補償對應(yīng)望遠鏡頭驅(qū)動部驅(qū)動望遠鏡頭模組中因鏡片移動帶來的重心變動。

進一步作為本實用新型技術(shù)方案的改進，控制單元設(shè)有控制部、存儲器及通信部，存儲器內(nèi)存儲有廣角鏡頭模組或望遠鏡頭模組的焦點距離及補償重心變動時與廣角鏡頭模組或望遠鏡頭模組相對應(yīng)的焦點距離。

進一步作為本實用新型技術(shù)方案的改進，控制部根據(jù)通信部發(fā)出的指令或者控制程序或者存儲器內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)控制望遠鏡頭驅(qū)動部和廣角鏡頭驅(qū)動部，望遠用攝像部和廣角用攝像部采集到的圖像傳送至控制部。

進一步作為本實用新型技術(shù)方案的改進，望遠鏡頭模組包括依次設(shè)置的第1望遠鏡片群、第2望遠鏡片群、第3望遠鏡片群、望遠用聚焦鏡片群、及第4望遠鏡片群，第1望遠鏡片群及第3望遠鏡片群固定在望遠鏡頭模組的光軸上，第2望遠鏡片群、第4望遠鏡片群4及望遠聚焦鏡片群相互獨立并可以沿著望遠鏡頭模組的光軸移動。

進一步作為本實用新型技術(shù)方案的改進，廣角鏡頭模組包括依次設(shè)置的第1廣角鏡片群、第2廣角鏡片群、廣角用聚焦鏡片群和第3廣角鏡片群，第3廣角鏡片群被固定在廣角鏡頭模組的光軸上，第1廣角鏡片群、第2廣角鏡片群及廣角用聚焦鏡片群相互獨立并可以沿著廣角鏡頭模組的光軸移動。

進一步作為本實用新型技術(shù)方案的改進，在第1廣角鏡片群及第2廣角鏡片群至少一方變焦時通過第2望遠鏡片群及第4望遠鏡片群至少一方移動來補償重心變動，在第2望遠鏡片群及第4望遠鏡片群至少一方變焦時通過第1廣角鏡片群及第2廣角鏡片群至少一方移動來補償重心變動。

本實用新型的有益效果：此無人機的重心補償系統(tǒng),設(shè)有的控制單元控制廣角鏡頭驅(qū)動部及望遠鏡頭驅(qū)動部，使得當(dāng)望遠鏡頭模組中的鏡片因變焦而移動時，廣角鏡頭驅(qū)動部驅(qū)動廣角鏡頭模組中的鏡片移動來補償重心變動；同理，當(dāng)廣角鏡頭模組中的鏡片因變焦而移動時，望遠鏡頭驅(qū)動部驅(qū)動望遠鏡頭模組中的鏡片移動來補償重心變動；此重心補償系統(tǒng)解決了無人飛機在光軸變動時產(chǎn)生的重心偏移問題，提高了拍攝畫面的穩(wěn)定性，獲得優(yōu)質(zhì)畫面。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：

圖1是本實用新型實施例用戶操作無人機整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例主視圖；

圖3是本實用新型實施例側(cè)剖視圖；

圖4是本實用新型實施例控制系統(tǒng)圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本實用新型保護的范圍。

參照圖1至圖4，本實用新型為一種無人機的重心補償系統(tǒng)，包括無人飛機500的機身200，機身200設(shè)有用于控制無人飛機500的控制單元250和攝像裝置700，攝像裝置700設(shè)有望遠攝像單元702及廣角攝像單元704，望遠攝像單元702設(shè)有含有多枚鏡片并根據(jù)多枚鏡片的移動而在望遠域內(nèi)變焦的望遠鏡頭模組720，望遠攝像單元702還設(shè)有用于拍攝來自望遠鏡頭模組720的圖像的望遠用攝像部730及用于驅(qū)動多枚鏡片沿望遠鏡頭模組720的光軸移動的望遠鏡頭驅(qū)動部712，廣角攝像單元704設(shè)有含有多枚鏡片并根據(jù)多枚鏡片的移動而在廣角域內(nèi)變焦的廣角鏡頭模組740，廣角攝像單元704還設(shè)有用于拍攝來自廣角鏡頭模組740的圖像的廣角用攝像部750及用于驅(qū)動多枚鏡片沿廣角鏡頭模組740的光軸移動的廣角鏡頭驅(qū)動部714，望遠鏡頭驅(qū)動部712通過驅(qū)動望遠鏡頭模組720中的鏡片移動補償對應(yīng)廣角鏡頭驅(qū)動部714驅(qū)動廣角鏡頭模組740中因鏡片移動帶來的重心變動，或者廣角鏡頭驅(qū)動部714通過驅(qū)動廣角鏡頭模組740中的鏡片移動補償對應(yīng)望遠鏡頭驅(qū)動部712驅(qū)動望遠鏡頭模組720中因鏡片移動帶來的重心變動。

此無人機的重心補償系統(tǒng),設(shè)有的控制單元250控制廣角鏡頭驅(qū)動部714及望遠鏡頭驅(qū)動部712，使得當(dāng)望遠鏡頭模組720中的鏡片因變焦而移動時，廣角鏡頭驅(qū)動部714驅(qū)動廣角鏡頭模組740中的鏡片移動來補償重心變動；同理，當(dāng)廣角鏡頭模組740中的鏡片因變焦而移動時，望遠鏡頭驅(qū)動部712驅(qū)動望遠鏡頭模組720中的鏡片移動來補償重心變動；此重心補償系統(tǒng)解決了無人飛機在光軸變動時產(chǎn)生的重心偏移問題，提高了拍攝畫面的穩(wěn)定性，獲得優(yōu)質(zhì)畫面。

作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，控制單元250設(shè)有控制部252、存儲器254及通信部256，存儲器254內(nèi)存儲有廣角鏡頭模組740或望遠鏡頭模組720的焦點距離及補償重心變動時與廣角鏡頭模組740或望遠鏡頭模組720相對應(yīng)的焦點距離。

作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，控制部252根據(jù)通信部256發(fā)出的指令或者控制程序或者存儲器254內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)控制望遠鏡頭驅(qū)動部712和廣角鏡頭驅(qū)動部714，望遠用攝像部730和廣角用攝像部750采集到的圖像傳送至控制部252。

作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，望遠鏡頭模組720包括依次設(shè)置的第1望遠鏡片群721、第2望遠鏡片群722、第3望遠鏡片群723、望遠用聚焦鏡片群725、及第4鏡片群724，第1望遠鏡片群721及第3望遠鏡片群723固定在望遠鏡頭模組720的光軸上，第2望遠鏡片群722、第4望遠鏡片群724及望遠聚焦鏡片群725相互獨立并可以沿著望遠鏡頭模組720的光軸移動。

作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，廣角鏡頭模組740包括依次設(shè)置的第1廣角鏡片群741、第2廣角鏡片群742、廣角用聚焦鏡片群745和第3廣角鏡片群743，第3廣角鏡片群743被固定在廣角鏡頭模組740的光軸上，第1廣角鏡片群741、第2廣角鏡片群742及廣角用聚焦鏡片群745相互獨立并可以沿著廣角鏡頭模組740的光軸移動。

作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，在第1廣角鏡片群741及第2廣角鏡片群742至少一方變焦時通過第2望遠鏡片群722及第4望遠鏡片群724至少一方移動來補償重心變動，在第2望遠鏡片群722及第4望遠鏡片群724至少一方變焦時通過第1廣角鏡片群741及第2廣角鏡片群742至少一方移動來補償重心變動。

本實用新型為機身200所支持的攝像裝置700配備有用于望遠攝像單元702、用于廣角的攝像單元704。機身200含有X字形狀，在4個X字端部，具備能在各個旋轉(zhuǎn)軸周圍旋轉(zhuǎn)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。機身200具備有能使第1水平旋翼212等分別在旋轉(zhuǎn)軸周圍旋轉(zhuǎn)的第1翼驅(qū)動部214、第2翼驅(qū)動部224、第3翼驅(qū)動部234以及第4翼驅(qū)動部244。第1翼驅(qū)動部214等內(nèi)置DC馬達，通過DC馬達的旋轉(zhuǎn)力量旋轉(zhuǎn)第1翼驅(qū)動部214等。

望遠攝像單元702配備有望遠鏡頭模組720、望遠用攝像部730和望遠鏡頭驅(qū)動部712。望遠鏡頭模組720用于根據(jù)多枚鏡片的移動而在望遠域內(nèi)變焦的望遠變焦。望遠用攝像部730拍攝來自望遠鏡頭模組720的圖像。望遠鏡頭驅(qū)動部712能使多枚鏡片沿圖3所示的望遠鏡頭模組720的光軸A1移動。

廣角攝像單元704配備有廣角鏡頭模組740、廣角用攝像部750和廣角鏡頭驅(qū)動部714。廣角鏡頭模組740用于根據(jù)多枚鏡片的移動而在廣角域內(nèi)變焦的望遠變焦。廣角用攝像部750拍攝來自廣角鏡頭模組740的圖像。廣角鏡頭驅(qū)動部714能使多枚鏡片沿著圖3所示的廣角鏡頭模組740的光軸A2移動。

在圖2以及圖3上，分別用G1和G2以及G3來圖示機身200的重心、處在因多枚鏡片的移動而變焦前的初期狀態(tài)的望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740的重心。在G1和G2和G3之間的位置的無人飛機100的整體重心用G來圖示。機身200的重心軸、同樣狀態(tài)下的望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740的重心軸分別用重心G1和G2以及G3的重力方向的延伸向量來圖示。在這個初期狀態(tài)下，機身200的重心軸和望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740的重心軸的位置在同軸上，像這樣，無人飛機500呈左右對稱的結(jié)構(gòu)，因此，無人飛機500能穩(wěn)定起飛、飛行以及降落。

望遠鏡頭模組720是指內(nèi)部含有多枚鏡片的鏡片鏡筒。望遠鏡頭模組720內(nèi)含第1望遠鏡片群721和第2望遠鏡片群722和第3望遠鏡片群723和望遠用聚焦鏡片群725和第4鏡片群724，這些鏡片群在望遠鏡頭模組720內(nèi)是按這個順序配置的。第1望遠鏡片群721等是用來變焦的，第1望遠鏡片群721以及第3望遠鏡片群723被固定在光軸A1上，另一方面，第2望遠鏡片群722以及第4望遠鏡片群724是相互獨立，且可以沿著光軸A1移動。望遠用聚焦鏡片群725是用來聚焦的，它獨立于變焦用的第1望遠鏡片群721等，且能沿著光軸A1移動。

望遠用攝像部730被配置在光軸A1上，拍攝來自望遠鏡頭模組720的圖像。光軸A1在射入到望遠鏡頭模組720的光線的入射側(cè)和反側(cè)上。望遠用攝像部730是指CCD或者CMOS之類的攝像元件。

望遠鏡頭驅(qū)動部712能控制步進馬達或伺服電動機之類的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，內(nèi)置有用于變焦的馬達和用于聚焦的馬達。望遠鏡頭驅(qū)動部712將馬達的旋轉(zhuǎn)力量轉(zhuǎn)換為直線運動，使第2望遠鏡片群722、第4望遠鏡片群724以及望遠聚焦鏡片群725沿著光軸A1移動。

廣角鏡頭模組740是指內(nèi)含多枚鏡片的鏡頭鏡筒。廣角鏡頭模組740含有第1廣角鏡片群741、第2廣角鏡片群742、廣角用聚焦鏡片群745和第3廣角鏡片群743，這些鏡片群在廣角鏡頭模組740內(nèi)是按順序配置的。第1廣角鏡片群741等鏡片群是用來變焦的，第3廣角鏡片群743被固定在光軸A2上，另一方面，第1廣角鏡片群741以及第2廣角鏡片群742既相互獨立，又能沿著光軸A2移動。廣角用聚焦鏡片群745是用來聚焦的，它獨立于變焦用的第1廣角鏡片群741等鏡片群，且能沿著光軸A2移動。

廣角用攝像部750被配置在光軸A2上，拍攝來自廣角鏡頭740的圖像。光軸A2在入射到廣角鏡頭模組740的光線的入射側(cè)和反側(cè)。廣角用攝像部750是指CCD或CMOS之類的攝像元件。

廣角鏡頭驅(qū)動部714能控制步進馬達或伺服電動機之類的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，內(nèi)置用于變焦的馬達和用于聚焦的馬達。廣角鏡頭驅(qū)動部714能使馬達的旋轉(zhuǎn)力量轉(zhuǎn)換為直線運動，使第1廣角鏡片群741、第2廣角鏡片群742以及廣角聚焦鏡片群745沿著光軸A2移動。

圖4表示的是無人飛機500控制系統(tǒng)圖。機身200具備控制單元250和驅(qū)動部260?？刂茊卧?50控制無人飛機500的動作，機體200的控制單元250具備有控制部252和存儲器254以及通信部256。通信部256是通過無線通信和外部通信?？刂撇?52是通過通信部256，從操作裝置50那接收指令后，將來自拍望遠用攝像部730和廣角用攝像部750的圖像的攝像部的映像信號傳給操作裝置50?？刂撇?52根據(jù)操作裝置50的指令，控制無人飛機100的起飛、飛行以及降落、第1翼驅(qū)動部214等。

存儲器254儲存有廣角鏡頭模組740以及望遠鏡頭模組720的一方的焦點距離和、補償無人飛機500的重心變動時所需的廣角鏡頭模組740以及望遠鏡頭模組720的其他方的焦點距離的對應(yīng)關(guān)系表的資料。

控制部252根據(jù)操作裝置50的指令控制望遠攝像單元702的望遠鏡頭驅(qū)動部712。該指令除了可以含有與望遠鏡頭模組720的變焦操作有關(guān)的指令之外，還可以含有與望遠鏡頭模組720是手動對焦時的對焦操作有關(guān)的指令。然而，望遠鏡頭模組720是自動對焦方式也可以。與此同樣地，控制部252根據(jù)操作裝置50的指令，控制廣角攝像單元704的廣角鏡頭驅(qū)動部714。

因為望遠鏡頭模組720的第2望遠鏡片群722和第4望遠鏡片群724、以及廣角鏡頭模組740的第1廣角鏡片群741和第2廣角鏡片群742中為變焦所用的一方導(dǎo)致的移動會生無人飛機500產(chǎn)生重心變動，為使這之中沒有被變焦所用的至少其中一個鏡片沿著該光軸移動以補償無人飛機500的重心變動，控制部252需控制望遠鏡頭驅(qū)動部712以及廣角鏡頭驅(qū)動部714中的其中至少一方。 控制部252既可以根據(jù)事先編好的控制程序控制望遠鏡頭驅(qū)動部712以及廣角鏡頭驅(qū)動部714其中的至少一方，也可以參考存儲在存儲器254里的表格，控制望遠鏡頭驅(qū)動部712以及廣角鏡頭驅(qū)動部714其中的至少一方。

儲存器254存儲廣角鏡頭模組740以及望遠鏡頭模組720的一方的焦點距離[mm]和、廣角鏡頭模組740以及望遠鏡頭模組720的其他方的焦點距離[mm]的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)將廣角鏡頭模組740用在變焦時，可以使廣角鏡頭模組740的焦點距離從50[mm]變動為20[mm]，即能使變焦用的第1廣角鏡片群741以及第2廣角鏡片群742其中至少一方沿著光軸A2，移動到廣角用攝像部750側(cè)，同時能使廣角鏡頭模組740的重心G3在同樣的方向上移動。那么，與此同時，可以根據(jù)這個表格，使沒有用在變焦上的望遠鏡頭模組720的焦點距離從50[mm]變動到200[mm]，即，使變焦用的第2望遠鏡片群722以及第4望遠鏡片群724其中至少一方沿著光軸A1，在光線入射側(cè)上按預(yù)定速度移動。據(jù)此，能補償因用在變焦的第1廣角鏡片群741以及第2廣角鏡片群742其中至少一方的移動而產(chǎn)生的無人飛機500的重心變動。換而言之就是，即使移動用于變焦的第1廣角鏡片群741以及第2廣角鏡片群742其中至少一方，也能將無人飛機500的重心G的位置維持在初期位置上。此外，預(yù)定速度是指，通常下不會使無人飛機500整體的重心G偏離初期位置的速度，這個信息既可以編入事先開發(fā)好的控制程序中，也可以存儲在儲存器254里。

與此同樣的，當(dāng)將望遠鏡頭模組720用在變焦時，可以使望遠鏡頭模組720的焦點距離從300[mm]變動為100[mm]，即，能使變焦用的第2望遠鏡片群722以及第4望遠鏡片群724其中的至少一方沿著光軸A1移動到望遠用攝像部730側(cè)，同時能使望遠鏡頭模組720的重心G2在同樣的方向上移動。因此，與此同時，使沒有用在變焦上的廣角鏡頭模組740的焦點距離從14[mm]變?yōu)?8[mm]，即，使變焦用的第1廣角鏡片群741以及第2廣角鏡片群742的其中至少一方按預(yù)定的速度沿著光軸A2在光線入射側(cè)上移動。據(jù)此可以補償因用在變焦的第2望遠鏡片群722以及第4望遠鏡片群724其中至少一方的移動而產(chǎn)生的無人飛機500的重心變動。換而言之就是，即使移動用于變焦的第2望遠鏡片群722以及第4望遠鏡片群724其中至少一方，也能將無人飛機500的重心G的位置維持在初期位置上。

雖說可以使望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740之中不用在變焦的至少一方沿著光軸移動，以補償無人飛機500的重心變動，但也可以使望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740之中不用在變焦的模組沿著光軸移動，來補償無人飛機500的重心變動。這種情況下，攝像裝置700還可具備能使望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740中至少一方沿著其光軸移動的驅(qū)動部。還有，當(dāng)使用望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740中不用在變焦時的一方來補償無人飛機500的重心變動時，該鏡頭模組可以回到初期位置后再使用。這種情況下，存儲器254存儲有表示望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740之中用于變焦的一方的焦點距離和、用來補償無人飛機500的重心變動時所需的、望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740中不用在變焦的一方的移動量的對應(yīng)關(guān)系的表格資料。

此外，在使用望遠鏡頭模組720以及廣角鏡頭模組740這2個系統(tǒng)的情況下，當(dāng)這些系統(tǒng)的重心軸不同軸時，即，補償因不被用來變焦的鏡頭模組的鏡片的移動所導(dǎo)致的無人飛機500的重心變動時，會產(chǎn)生以連接各鏡頭模組的重心位置的連接線的中心為旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)力矩（動量），為了補償這個，控制部252可調(diào)整機身200的各水平旋翼的輸出，以保持平衡。

當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。