[发明专利]用于增稳和减振的装置和方法

说明书

本发明提供了一种用于为成像设备增稳的装置，以及针对包括摄像、视频和拍摄在内的多种应用而使用所述装置的方法。本发明还提供了包含本文所公开的装置的无人载具，包括飞行器。

背景技术

多年来，业余及专业摄影师和摄像师一直与由于相机安装的不稳定性、使用者的移动、从移动交通工具传递到相机的运动和振动或者这些问题的组合所造成的图像模糊作斗争。

目前，主要有四种普遍采用在摄影和摄像中用于减少振动对图片的影响的方法：软件增稳、镜头增稳、传感器增稳以及整体拍摄设备增稳。

镜头增稳和传感器增稳现在广泛应用于许多消费级数码相机中。镜头增稳的基本原理是通过控制某些镜头或一些柔性焦距透镜组的水平位移或旋转来消除镜头上的抖动；而传感器增稳旨在通过使光敏传感器能够平移或旋转来抵消振动。镜头增稳和传感器增稳都是在拍摄设备内实现，因而需要最小的体积。然而，由于结构的限制以及镜头或传感器的移动(包括平移和旋转)的有限的行程范围，大振幅或高频率的振动仍然难以完全消除，特别是当在移动中的载具上携载拍摄设备或安装视频设备时尤为如此。

软件增稳的效果是有限的。在针对视频的抖动消除过程中需要极大的计算量，而通常有益效果有限。

总体而言，应用于拍摄设备增稳的方法主要在三个旋转轴上，以较大的旋转范围和适度快速的反应对拍摄设备进行增稳。这可以基本上克服镜头增稳和传感器增稳的缺点。然而，由于增稳是针对整套(视频)设备进行的，因此结构通常很大，使得其不便携带或使用，并且需要非常大量的能量(电池)来驱动增稳设备，从而使其对于大多数商业和个人应用而言不方便、不实用并且相对昂贵。

发明内容

本发明提供了一种广泛应用于执行有效增稳的替代设计，包括但不限于静态照片和视频成像的防抖。本发明部分地揭示了通过例如将成像设备的光学单元与非光学单元相分隔来对成像设备进行增稳的装置和方法。本发明有效减少增稳设备所必须的较大体积以实现防抖。本发明揭示的增稳方法可以：i)减小尺寸和/或重量，ii)改善现有的增稳方法和/或iii)促进整个拍摄设备构造和与之一起使用的任何外部增稳结构的小型化。

一方面，本发明提供了用于为包括光学单元和非光学单元的成像设备增稳的装置，所述光学单元和非光学单元构成整个成像设备，所述装置包括：框架组件，其可旋转地连接至成像设备的光学单元而不整体地支撑整个成像设备，其中所述框架组件用于允许光学单元围绕至少第一旋转轴和第二旋转轴旋转，光学单元包括至少一镜头和光学耦合至所述镜头的一光传感器；以及连接至框架组件的电机组件，所述电机组件用于直接驱动框架组件，以便允许光学单元围绕至少所述第一旋转轴或所述第二旋转轴旋转。

在一些实施方式中，成像设备的非光学单元非机械连接至所述装置。在一些实施方式中，光学单元和非光学单元电连接。在一些实施方式中，光学单元和非光学单元可相对于彼此移动。

在一些实施方式中，成像设备的非光学单元非机械连接于成像设备的光学单元。在一些实施方式中，光学单元和非光学单元彼此无线通信。

在一些实施方式中，成像设备的光学单元进一步包括滤光器、位置传感器、存储介质、电池、变焦电机、电路、电源、处理器或外壳中的至少一种。在其他实施方式中，成像设备的光学单元进一步包括适于为光学单元提供稳定性的配重块。在其他实施方式中，所述配重块包括电池。

在一些实施方式中，非光学单元不包括镜头或光传感器。在其他实施方式中，成像设备的非光学单元包括位置传感器、存储介质、电池、电机、电路、电源、处理器或外壳中的至少一种。

在一些实施方式中，第一旋转轴和第二旋转轴中的至少一个对应于光学单元的俯仰轴、横滚轴或航向轴。在其他实施方式中，框架组件进一步用于允许光学单元围绕第三旋转轴旋转。在一些实施方式中，第三旋转轴对应于光学单元的俯仰轴、横滚轴或航向轴中的至少一个。