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用于具有嵌入式云台的运动摄像机的方法和系统

阅读：213发布：2024-01-12

专利汇可以提供用于具有嵌入式云台的运动摄像机的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种成像装置(200、400、600)可以包括：壳体(201、401、501、605)；承载件(205、309、403、601)，其设置在壳体(201、401、501、601)内，其中，承载件(205、309、601)包括一个或多个框架部件，该一个或多个框架部件被配置为相对于壳体(201、401、501、605)绕一个或多个转动轴线转动；光学组件(101、203、405、603、710)，其由摄像机壳体(201、401、501、605)内的承载件(205、309、403、601) 支撑，其中，光学组件(101、203、405、603、710)包括一个或多个透镜(103、711)以及图像传感器 (105、305、715)，并且其中，光学组件(101、203、405、603、710)能够经由承载件(205、309、403、601)相对于壳体(201、401、501、605)绕一个或多个转动轴线移动；以及多个非光学部件(115)，其布置在壳体(201、401、501、605)内，使得至少一个非光学部件(115)可操作地联接到光学组件(101、203、405、603、710)并且不由承载件(205、309、403、601)支撑。可以控制承载件(205、309、403、601)以基于感测数据来稳定光学组件(101、203、405、603、710)。承载件(205、309、403、601)可以被配置为控制光学组件(101、203、405、603、710)的取向或姿态。，下面是用于具有嵌入式云台的运动摄像机的方法和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种成像装置，包括：
壳体；
承载件，其布置在所述壳体内，其中，所述承载件包括一个或多个框架部件，所述一个或多个框架部件被配置为相对于所述壳体绕一个或多个转动轴线转动；
光学组件，其由所述壳体内的承载件支撑，其中，所述光学组件包括一个或多个透镜以及图像传感器，并且其中，所述光学组件能够经由所述承载件相对于所述壳体绕所述一个或多个转动轴线移动；以及
多个非光学部件，其布置在所述壳体内，使得至少一个非光学部件1)可操作地联接到所述光学组件并且2)不由所述承载件支撑。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述一个或多个透镜由透镜镜筒支撑。
3.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述一个或多个透镜被部分地封闭在所述透镜镜筒中。
4.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述一个或多个透镜被完全封闭在所述透镜镜筒内。
5.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述透镜镜筒可操作地联接到所述承载件的至少一个框架部件。
6.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述图像传感器设置在由基板支架支撑的第一电路板(PCB)上。
7.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述透镜镜筒可操作地联接到所述基板支架，使得所述透镜镜筒中的所述一个或多个透镜和所述第一电路板能够相对于彼此移动。
8.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述透镜镜筒能够沿着所述光学组件的光轴移动，以调整所述一个或多个透镜与所述图像传感器之间的距离。
9.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述第一电路板能够沿着所述光学组件的光轴移动，以调整所述图像传感器与所述一个或多个透镜之间的距离。
10.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述第一电路板和所述透镜镜筒能够沿着所述光学组件的光轴移动，以调整所述图像传感器与所述一个或多个透镜之间的距离。
11.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述透镜镜筒或所述基板支架中的至少一者刚性地附接到所述承载件的一个或多个框架部件中的至少一个框架部件。
12.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述透镜镜筒或所述基板支架中的至少一者可移动地附接到所述承载件的一个或多个框架部件中的至少一个框架部件。
13.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述基板支架与所述透镜镜筒一体地形成。
14.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述基板支架可操作地联接到所述承载件的至少一个框架部件。
15.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述多个非光学部件包括安装在第二印刷电路板(PCB)上的电源、存储器单元和一个或多个处理器中的至少两者。
16.根据权利要求15所述的成像装置，其中，所述多个非光学部件附接到所述壳体的内表面。
17.根据权利要求15所述的成像装置，其中，所述多个非光学部件不由所述承载件支撑。
18.根据权利要求15所述的成像装置，其中，所述图像传感器可操作地联接到所述非光学部件中的至少一个非光学部件。
19.根据权利要求15所述的成像装置，其中，第一印刷电路板经由一个或多个通信链路可操作地联接到所述第二印刷电路板。
20.根据权利要求19所述的成像装置，其中，所述一个或多个通信链路包括柔性信号线。
21.根据权利要求19所述的成像装置，其中，所述一个或多个通信链路包括无线通信信道。
22.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述光学组件能够相对于摄像机壳体内的一个或多个非光学部件绕一个或多个转动轴线转动。
23.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述一个或多个转动轴线包括偏航轴线或俯仰轴线中的至少一个。
24.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述一个或多个转动轴线包括偏航轴线、俯仰轴线或滚转轴线中的至少两个。
25.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述一个或多个转动轴线中的至少两个转动轴线彼此正交。
26.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述一个或多个转动轴线中的至少两个转动轴线彼此不正交。
27.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述承载件是多轴云台。
28.根据权利要求1所述的成像装置，其中，通过可操作地联接到所述框架部件的马达致动所述一个或多个框架部件中的每个框架部件绕转动轴线转动。
29.根据权利要求28所述的成像装置，其中，所述马达位于所述壳体内部。
30.根据权利要求28所述的成像装置，其中，所述转动轴线包括偏航轴线或俯仰轴线。
31.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述承载件包括布置在摄像机壳体内的球形马达。
32.根据权利要求31所述的成像装置，其中，所述球形马达被配置为使所述光学组件绕所述一个或多个转动轴线转动。
33.根据权利要求31所述的成像装置，其中，所述球形马达是电磁马达，所述电磁马达包括定子和转子。
34.根据权利要求33所述的成像装置，其中，所述光学组件联接到所述转子。
35.根据权利要求31所述的成像装置，其中，所述球形马达是压电马达，所述压电马达包括定子和多个压电致动器。
36.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述壳体的至少一部分是透明的，以允许在所述光学组件的转动期间从所述光学组件到所述壳体外部的环境的视线。
37.根据权利要求36所述的成像装置，其中，所述壳体包括至少两个相对的侧面。
38.根据权利要求36所述的成像装置，其中，所述壳体的至少一部分设置在所述壳体的两个或更多个不同的侧面上。
39.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述壳体的至少一部分包括可移除的透明盖。
40.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述壳体被配置为联接到基部支撑件。
41.根据权利要求40所述的成像装置，其中，所述基部支撑件位于选自下述物体中的至少一个物体上或者由该物体承载：可移动物体、静止物体或生物体。
42.根据权利要求41所述的成像装置，其中，所述可移动物体包括飞行器、陆基载具或手持式底座。
43.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述壳体刚性地联接到基部支撑件。
44.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述壳体经由至少一个马达可转动地联接到基部支撑件。
45.根据权利要求44所述的成像装置，其中，所述壳体附接到所述至少一个马达的转子，并且其中，所述基部支撑件附接到所述至少一个马达的定子。
46.根据权利要求44所述的成像装置，其中，所述壳体附接到所述至少一个马达的定子，并且其中，所述基部支撑件附接到所述至少一个马达的转子。
47.根据权利要求44所述的成像装置，其中，所述马达被配置为使所述壳体相对于所述基部支撑件绕转动轴线转动。
48.根据权利要求47所述的成像装置，其中，所述壳体的转动轴线是偏航轴线。
49.根据权利要求47所述的成像装置，其中，所述壳体的转动轴线与所述承载件的至少一个转动轴线平行。
50.根据权利要求47所述的成像装置，其中，所述壳体的转动轴线倾斜于所述承载件的至少一个转动轴线。
51.根据权利要求47所述的成像装置，其中，所述壳体的转动轴线与所述承载件的至少一个转动轴线正交。
52.根据权利要求47所述的成像装置，其中，所述壳体的转动轴线与所述承载件的至少一个转动轴线相交。
53.根据权利要求44所述的成像装置，其中，所述马达被配置为使定子相对于所述基部支撑件绕偏航轴线转动，并且其中，所述承载件被配置为使所述光学组件相对于所述壳体绕俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个轴线转动。
54.根据权利要求1所述的成像装置，其中，使用一个或多个传感器测量所述承载件的转动移动。
55.根据权利要求54所述的成像装置，其中，所述成像装置包括附接到所述承载件或所述光学组件的至少一个惯性传感器。
56.根据权利要求54所述的成像装置，其中，所述惯性传感器包括陀螺仪或加速度计中的至少一者。
57.根据权利要求56所述的成像装置，其中，所述惯性传感器被配置为检测所述光学组件的定位、姿态、角速度或角加速度中的至少一者。
58.根据权利要求56所述的成像装置，其中，所述一个或多个传感器包括磁场传感器或光学编码器，所述磁场传感器或光学编码器被配置为检测用于驱动所述承载件的转动移动的一个或多个致动器的转动位置。
59.一种控制如权利要求1所述的成像装置的方法，所述方法包括：
使用一个或多个运动传感器和/或位置传感器评估所述光学组件和/或所述壳体的位置状态；以及
基于所评估的位置状态，控制一个或多个致动器以实现所述光学组件经由所述承载件相对于所述壳体的移动，其中，通过使所述一个或多个框架部件绕所述一个或多个转动轴线转动来实现所述光学组件的所述移动。
60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述一个或多个致动器被配置为基于目标角度来实现所述光学组件相对于所述壳体的移动。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，一个或多个处理器单独地或共同地被配置为基于所述目标角度来确定要从所述一个或多个致动器提供到所述承载件的一个或多个框架部件的输入扭矩。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，使用反馈控制回路来确定所述输入扭矩。
63.根据权利要求62所述的方法，其中，使用包括所述一个或多个处理器的比例-积分-微分(PID)控制器来实现所述反馈控制回路。
64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述比例-积分-微分控制器位于所述壳体内。
65.根据权利要求63所述的方法，其中，所述比例-积分-微分控制器被配置为基于所述目标角度与由所述一个或多个运动和/或位置传感器测量的角度之间的差来确定输入角速度。
66.根据权利要求63所述的方法，其中，所述比例-积分-微分控制器被配置为基于所述输入角速度与由所述一个或多个运动和/或位置传感器测量的角速度之间的差来确定所述输入扭矩。

说明书全文

用于具有嵌入式云台的运动摄像机的方法和系统

背景技术

[0001] 多年以来，由于摄像机安装的不稳定性、用户的运动、从移动运输机传输到摄像机的运动和振动或者这些问题的某种组合，业余和专业摄影师和摄像师都在同模糊图像做斗争。

[0002] 目前，存在几种图像或摄像机稳定的方法。例如，可以通过软件处理图像以实现稳定。在另一示例中，可以通过单独地稳定透镜或传感器或者整体稳定整个成像装置来调节摄像机的振动。这种稳定技术仍然不能以紧凑形式有效地消除具有大振幅和高频率的振动或不期望的移动。发明内容

[0003] 因此，存在对图像稳定的改进的系统和方法的需求。还存在对允许紧凑的成像装置的光学稳定的需求。通常用于摄影和摄像以减少振动对图片的影响的传统的振动阻尼的方法包括软件稳定、仅透镜稳定、仅传感器稳定和整体成像装置稳定，然而这些方法都不能以紧凑形式提供有效的稳定技术。

[0004] 透镜稳定和传感器稳定现在广泛应用于许多消费者数码摄像机中。透镜稳定的一般原则是通过控制某个透镜或一些透镜的水平位移或转动来消除透镜上的摇动；并且传感器稳定意图通过使光敏传感器能够平移或转动来抵消振动。透镜稳定和传感器稳定都在图像捕获设备内实现，需要最小的体积。然而，由于结构限制和透镜或传感器的移动(包括平移和转动)的行程范围有限，所以仍然难以完全消除具有大振幅或高频率的振动，特别是将拍摄设备承载在或将视频设备安装在导致大移动范围的移动的载具上时。

[0005] 软件稳定的有效性是有限的。在用于视频的抖动消除过程中需要非常大量的计算，这通常仅产生有限的有益效果。

[0006] 总的来说，应用于成像装置稳定的方法主要在三个转动轴线上对整个成像装置执行稳定化，具有大的转动范围和相当快的响应。这可以基本上克服透镜稳定和传感器稳定的缺点。然而，由于对整组(视频)成像装置执行稳定化，结构通常相当大，所以使得承载或使用不方便，并且需要大量的能量(电池)来驱动稳定设备，使其对于大多数商业和个人应用来说不方便、不切实际并且相对昂贵。

[0007] 因此，存在对一种能够以紧凑大小来捕获稳定的图像数据的成像装置的需求。提供了用于对各种应用执行有效稳定的系统和方法，包括但不限于静止相片和视频成像。通过从成像装置的非光学单元对成像装置的光学组件执行主动稳定来提供用于捕获稳定图像的成像装置。本发明可以大体上减少实现这种稳定所需的稳定的成像装置的质量体积。该公开的稳定方法i)减小了大小和/或重量，ii)增强了现有的稳定方法并且/或者iii)促进了整个成像装置构造和与其一起使用的任何外部稳定结构的小型化。该装置和系统可以是具有用于至少支撑成像装置的光学组件的集成的承载件的成像装置。

[0008] 在一个方面，本发明提供了一种成像装置。所述成像装置可以包括：壳体；承载件，其布置在所述壳体内，其中，所述承载件包括一个或多个框架部件，所述一个或多个框架部件被配置为相对于所述壳体绕一个或多个转动轴线转动；光学组件，其由摄像机壳体内的承载件支撑，其中，所述光学组件包括一个或多个透镜以及图像传感器，并且其中，所述光学组件能够经由所述承载件相对于所述壳体绕所述一个或多个转动轴线移动；以及多个非光学部件，其布置在所述壳体内，使得至少一个非光学部件1)可操作地联接到所述光学组件并且2)不由所述承载件支撑。可以控制承载件以基于感测数据来稳定光学组件。承载件可以被配置为控制光学组件的取向或姿态。

[0009] 在一些实施例中，成像装置的光学组件包括一个或多个透镜以及图像传感器。所述一个或多个透镜由透镜承载件支撑。在一些情况下，所述一个或多个透镜被部分地封闭在透镜承载件中。替代性地，所述一个或多个透镜被完全封闭在所述透镜镜筒内。所述透镜镜筒可以可操作地联接到所述承载件的至少一个框架部件。在一些实施例中，所述图像传感器设置在由基板支架支撑的第一电路板上。所述透镜镜筒可操作地联接到所述基板支架，使得所述透镜镜筒中的一个或多个透镜和所述第一电路板能够相对于彼此移动。在一些情况下，所述透镜镜筒能够沿着光轴移动，以调整所述一个或多个透镜与所述图像传感器的距离。替代性地，所述第一电路板能够沿着光轴移动，以调整所述图像传感器与所述一个或多个透镜的距离。在另一替代性情况下，所述第一电路板和所述透镜镜筒能够沿着光轴移动，以调整所述图像传感器与所述一个或多个透镜之间的距离。在一些情况下，所述透镜镜筒或所述基板支架中的至少一者刚性地附接到所述承载件的框架部件。在一些情况下，所述透镜镜筒或所述基板支架中的至少一者附接到所述承载件的框架部件并且能够相对于所述承载件的框架部件移动。在一些情况下，所述基板支架与所述透镜镜筒一体地形成。在一些情况下，所述基板支架可操作地联接到所述承载件的至少一个框架部件。

[0010] 在一些实施例中，所述多个非光学部件包括安装在第二印刷电路板(PCB)上的电源、存储器单元和一个或多个处理器。所述多个非光学部件附接到所述壳体的内表面。在一些实施例中，所述多个非光学部件不由所述承载件支撑。在一些实施例中，所述图像传感器可操作地联接到所述非光学部件中的至少一个非光学部件。在一些实施例中，第一PCB经由一个或多个通信链路可操作地联接到所述第二PCB。在一些情况下，所述一个或多个通信链路包括柔性信号线，替代性地，所述一个或多个通信链路包括无线通信信道。

[0011] 在一些实施例中，所述成像装置的光学组件能够相对于所述摄像机壳体内的一个或多个非光学部件绕一个或多个转动轴线转动。在一些实施例中，所述光学组件能够绕下述轴线中的至少一个轴线转动：偏航轴线和俯仰轴线。在一些情况下，所述光学组件能够绕下述轴线中的至少两个轴线转动：偏航轴线、俯仰轴线和滚转轴线。在一些情况下，所述转动轴线中的两个或更多个转动轴线彼此正交。在一些情况下，所述转动轴线中的两个或更多个转动轴线彼此不正交。

[0012] 在一些实施例中，嵌入在所述成像装置中的所述承载件是多轴云台。在一些实施例中，所述承载件包括可操作地联接到多个马达的多个框架部件，并且其中，所述多个马达被配置为致动所述多个框架部件绕两个或更多个转动轴线转动。在一些情况下，所述转动轴线包括下述轴线中的至少一个轴线：偏航轴线和俯仰轴线。在一些情况下，所述光学组件由不直接和/或刚性地联接到所述壳体的一部分的框架部件支撑。在一些实施例中，所述承载件包括布置在所述摄像机壳体内的球形马达。在一些情况下，所述球形马达被配置为使所述光学组件绕一个或多个转动轴线转动。在一些情况下，所述球形马达包括球形定子和球形转子，并且其中，所述球形转子能够相对于所述球形定子移动。所述球形转子由电磁力或摩擦力驱动。所述光学组件联接到所述球形转子。在一些实施例中，所述球形马达包括球形定子和多个压电致动器，并且其中，所述马达由摩擦驱动力驱动。

[0013] 在一些实施例中，所述成像装置的壳体包括透明盖，所述透明盖允许所述光学组件在与所述壳体外部的环境不同的方向上具有视线。在一些情况下，当所述光学组件经由所述承载件相对于所述壳体被转动时，所述光学组件能够从不同方向捕获图像。可以相对于所述壳体的不同侧面限定不同的方向，并且其中，所述壳体的侧面中的两个或更多个侧面彼此相对。在一些情况下，所述透明盖形成所述壳体的一部分。在一些情况下，所述透明盖能够从所述壳体上移除。

[0014] 在一些实施例中，所述壳体被配置为联接到基部支撑件。所述基部支撑件位于选自下述物体中的至少一个物体上或者由该物体承载：可移动物体、静止物体或生物体。所述可移动物体包括飞行器、陆基载具或手持式底座。在一些实施例中，所述壳体刚性地联接到所述基部支撑件。

[0015] 在一些实施例中，所述壳体经由至少一个马达可转动地联接到基部支撑件。在一些情况下，所述壳体附接到所述马达的转子，并且其中，所述马达的定子附接到所述基部支撑件。在一些情况下，所述壳体附接到所述马达的定子，并且其中，所述马达的转子附接到所述基部支撑件。在一些情况下，所述马达被配置为使所述壳体相对于所述基部支撑件绕转动轴线转动。在一些情况下，所述壳体的转动轴线可以是偏航轴线。在一些情况下，所述壳体的转动轴线可以与所述承载件的至少一个转动轴线平行。在一些情况下，所述壳体的转动轴线倾斜于所述承载件的至少一个转动轴线。在一些情况下，所述壳体的转动轴线与所述承载件的至少一个转动轴线正交。在一些情况下，所述壳体的转动轴线与所述承载件的至少一个转动轴线相交。在一些实施例中，所述马达被配置为使所述定子相对于所述基部支撑件绕偏航轴线转动，并且其中，所述承载件被配置为使所述光学组件相对于所述壳体绕俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个轴线转动。

[0016] 在一些实施例中，使用一个或多个传感器测量所述承载件的转动移动。在一些情况下，所述成像装置包括附接到所述承载件或所述光学组件的至少一个惯性传感器。在一些情况下，所述惯性传感器包括陀螺仪或加速计中的至少一者，并且所述惯性传感器被配置为检测所述光学组件的定位、姿态、角速度或角加速度中的至少一者。在一些情况下，所述一个或多个传感器包括磁场传感器或光学编码器，所述磁场传感器或光学编码器被配置为检测用于驱动所述承载件的转动移动的一个或多个致动器的转动位置。

[0017] 在一些实施例中，提供了一种控制成像装置的方法。在实践中，所述方法可以包括：使用一个或多个运动传感器和/或位置传感器评估所述光学组件和/或所述壳体的位置状态；以及基于所评估的位置状态，控制一个或多个致动器以实现所述光学组件经由所述承载件相对于所述壳体的移动，其中，通过使所述一个或多个框架部件绕所述一个或多个转动轴线转动来实现所述光学组件的所述移动。

[0018] 在一些实施例中，所述一个或多个致动器被配置为基于目标角度来实现所述光学组件相对于所述壳体的移动。在一些情况下，一个或多个处理器单独地或共同地被配置为基于所述目标角度来确定要从所述一个或多个致动器提供到所述承载件的一个或多个框架部件的输入扭矩。在示例中，使用反馈控制回路来确定所述输入扭矩。使用包括所述一个或多个处理器的比例-积分-微分(PID)控制器来实现所述反馈控制回路。所述PID控制器可以位于所述壳体内。所述PID控制器被配置为基于所述目标角度和由所述一个或多个运动和/或位置传感器测量的角度之间的差来确定输入角速度。所述PID控制器被配置为基于所述输入角速度与由所述一个或多个运动和/或位置传感器测量的角速度之间的差来确定输入扭矩。

[0019] 以引用的方式并入本文中的文献

[0020] 本说明书中提及的全部出版物、专利和专利申请都以引用的方式并入本文中，直到如同每个单独的出版物、专利或专利申请都被明确地且单独地指出以引用的方式并入的程度。附图说明

[0021] 在随附的权利要求书中具体地阐述了本发明的新颖特征。通过参考以下详细描述和附图，将获得对本发明的特征和优点的更好的理解，该详细描述阐述了利用本发明的原理的说明性实施例，在附图中：

[0022] 图1示出了成像装置的光学组件的示例和非光学部件的示例。

[0023] 图2示出了示例性成像装置。

[0024] 图3示出了由透镜镜筒支撑的光学组件的示例。

[0025] 图4示出了根据本发明的实施例的具有可转动壳体401的成像装置的示例性实施例。

[0026] 图5示出了图4中的实施例的另一视图。

[0027] 图6示出了包括由球形马达致动的承载件的成像装置的示例性实施例。

[0028] 图7示出了由球形马达支撑的光学组件。

[0029] 图8示出了图7所示的示例性实施例的另一视图。

[0030] 图9示出了由用于支撑光学组件的电磁球形马达致动的承载件。

[0031] 图10示出了根据本发明的实施例的无人飞行器(UAV)。

[0032] 图11示出了根据本发明的实施例的包括承载件和有效载荷的可移动物体。

具体实施方式

[0033] 提供了用于通过从成像装置的非光学单元向成像装置的光学组件提供主动稳定来捕获图像的装置、系统和方法。该装置和系统可以是具有用以至少支撑成像装置的光学组件的集成的承载件的成像装置。承载件可以嵌入成像装置中。在一些情况下，多个非光学部件被封闭在成像装置的壳体中，而不被承载件支撑。本方法可以大体上减小实现这种稳定所必需的稳定成像装置的质量体积。这种稳定方法i)减小了待由承载件稳定的有效载荷的大小和/或重量，ii)增强了现有的稳定方法并且/或者iii)有利于整个成像装置构造和与其一起使用的任何外部稳定结构的小型化。由于较小部分(例如，光学组件)由承载件稳定，因此该承载件可以小于稳定整个成像装置的承载件。本文描述的主题设备和方法提供紧凑且可靠的成像装置，其具有可以用于不同环境和运动条件并且可以在正在捕获图像时实时稳定图像的集成的稳定系统。因为要由承载件稳定的有效载荷是光学组件而不是整个成像装置，所以承载件用于执行稳定化所需的能量的量小于驱动支撑整个成像装置的框架组件所需的能量的量。例如，稳定光学组件而不稳定成像装置的操作所需的一个或多个非光学部件(例如，电池、存储器单元、处理器、成像装置的壳体)所需的能量的量小于稳定包括成像装置的操作所需的一个或多个非光学单元的整个成像装置所需的能量的量。

[0034] 在一个方面，提供了一种成像装置。成像装置可以包括：壳体；承载件，其布置在壳体内，其中，该承载件包括一个或多个框架部件，该一个或多个框架部件被配置为相对于壳体绕一个或多个转动轴线转动；光学组件，其由摄像机壳体内的承载件支撑，其中，该光学组件包括一个或多个透镜以及图像传感器，并且其中，光学组件可以经由承载件相对于壳体绕一个或多个转动轴线移动；以及多个非光学部件，其布置在壳体内，使得至少一个非光学部件1)可操作地联接到光学组件并且2)不由承载件支撑。可以控制承载件以基于感测数据来稳定光学组件。承载件可以被配置为控制光学组件的取向或姿态。在一些情况下，承载件可以包括一个或多个框架部件，该一个或多个框架部件相对于彼此可移动，使得可以控制光学组件绕一个或多个转动轴线的移动。

[0035] 成像装置可以是独立的成像装置，或者可以联接到任何其他物体或系统。成像装置可以是例如动作摄像机。例如，动作摄像机可以用于在专注于动作中的同时捕获静止图像或电影视频。动作摄像机可以在处于运动时捕捉图像。该摄像机可以用于各种环境条件，诸如户外运动、极限运动诸如定点跳伞或者水下运动。例如，摄像机可以附接到参与运动或活动的骑车者的头盔、冲浪板、车把或手腕上。成像装置可以是可以由生物体承载或者由静止或可移动物体支撑的成像装置。例如，成像装置可以包括可以由人或任何其他生物保持或佩戴或附接到任何合适的物体的壳体。成像装置可以是另一装置的一部分。成像装置可以可操作地联接到另一装置。例如，成像装置可以联接到另一装置，诸如移动电话、平板电脑、膝上型电脑、可穿戴装置、数码摄像机或使用摄像机的任何其他装置。例如，成像装置可以嵌入在另一装置中。成像装置可以集成到另一装置。成像装置可以可移除地附接到另一装置。在另一实例中，成像装置可以是由可移动物体承载的有效载荷。在附加的实例中，成像装置可以是可移动物体的功能传感器，诸如用于提供位置或定位信息的视觉传感器。

[0036] 成像装置可以用于捕获图像数据。在一些实施例中，成像装置可以是摄像机。摄像机可以是捕获动态图像数据(例如，视频)的电影或视频摄像机。摄像机可以是捕获静态图像(例如照片)的静物摄像机。摄像机可以捕获动态图像数据和静态图像。摄像机可以在捕获动态图像数据和静态图像之间切换。尽管在摄像机的背景下描述了本文提供的某些实施例，但是应当理解，本公开内容可以应用于任何合适的成像装置，并且本文关于摄像机的任何描述也可以应用于任何合适的成像装置，并且本文关于摄像机的任何描述也可以应用于其他类型的成像装置。摄像机可以用于产生3D场景(例如，环境和一个或多个物体)的2D图像。由摄像机产生的图像可以表示3D场景在2D图像平面上的投影。因此，2D图像中的每个点对应于场景中的3D空间坐标。摄像机可以捕获彩色图像，灰度图像等。成像装置可以是光学成像装置、红外成像装置、紫外成像装置或热成像装置。成像装置可以通过检测环境中的电磁波谱(例如，可见光、红外线、紫外线等)的各种波长来对环境进行成像。

[0037] 成像装置可以包括光学组件和一个或多个非光学部件。图1示出了成像装置的光学组件101的示例。光学组件可以至少包括一个或多个透镜103和/或一个或多个图像传感器105。在一些情况下，光学组件还可以包括可以影响由图像传感器捕获的图像数据的附加部件，诸如滤波器和反射镜。

[0038] 图像传感器105可以被配置为响应于光的波长生成图像数据。可以采用各种图像传感器来捕获图像数据，诸如互补金属氧化物半导体(COMS)或电荷耦合器件(CCD)。在一些情况下，图像传感器可以设置在电路板上。电路板可以是成像印刷电路板(PCB)。电路板可以包括多个用于处理图像信号的电子元件。例如，用于CCD传感器的电路可以包括用以放大和转换由CCD传感器提供的模拟信号的A/D转换器和放大器。可选地，图像传感器可以与用以将模拟信号转换为数字信号的放大器和转换器集成，使得可以不需要电路板。在一些情况下，图像传感器或电路板的输出可以是图像数据(数字信号)，其可以由摄像机电路或摄像机的处理器进一步处理。在一些情况下，图像传感器可以包括光学传感器阵列。

[0039] 成像传感器可以以特定图像分辨率捕获图像帧或图像帧序列。图像帧分辨率可以由帧中的像素数量来定义。图像分辨率可以大于或等于约352×420像素、480×320像素、720×480像素、1280×720像素、1440×1080像素、1920×1080像素、2048×1080像素、3840×2160像素、4096×2160像素、7680×4320像素或15360×8640像素。成像装置可以具有不大于1微米、2微米、3微米、5微米、10微米、20微米等的像素大小。摄像机可以是例如4K摄像机或具有更高分辨率的摄像机。摄像机的像素可以是方形的。替代性地，像素可以是非方形的。成像装置可以捕获彩色图像、灰度图像等。

[0040] 成像传感器可以以特定捕获速率捕获图像帧序列。在一些实施例中，可以以标准视频帧速率诸如约24p、25p、30p、48p、50p、60p、72p、90p、100p、120p、300p、50i或60i捕获图像序列。在一些实施例中，可以以每0.0001秒、0.0002秒、0.0005秒、0.001秒、0.002秒、0.005秒、0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒或10秒小于或等于约一个图像的速率捕获图像序列。在一些实施例中，捕获速率可以根据用户输入和/或外部条件(例如，照明亮度)而改变。

[0041] 一个或多个透镜103可以包括各种类型的透镜，诸如前透镜、聚光透镜、鱼眼透镜、复消色差透镜、处理透镜、立体透镜、软焦透镜、红外透镜、紫外透镜和/或转动透镜。一个或多个透镜可以具有不同范围的光学特性。透镜的焦距或光圈可以具有各种值。一个或多个透镜可以以任何方式与光相互作用。例如，一个或多个透镜可以使光聚焦、散射和/或准直。透镜可以具有穿过透镜的光轴。透镜的光轴可以基本垂直于透镜的直径。一个或多个透镜可以具有任何大小。例如，一个或多个透镜的直径可以为小于或等于约5cm、4cm、3cm、
2.5cm、2cm、1.5cm、1.2cm、1cm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1.5mm、1mm、0.5mm、
0.3mm、0.1mm、0.05mm或0.01mm。一个或多个透镜的重量可以为小于或等于10g、7g、5g、4g、
3g、2.5g、2g、1.5g、1.2g、1g、750mg、500mg、300mg、200mg、100mg、75mg、50mg、25mg、10mg、
7mg、5mg、3mg、2mg或1mg。

[0042] 在一些情况下，一个或多个透镜与其他光学部件107一起可以用于不同目的以实现各种光学效果。其他光学部件可以包括任何类型的光学元件。例如，光学元件的示例可以包括光学滤波器，该光学滤波器可以用于选择性地透射或拒绝波长或波长范围。滤波器的示例可以包括带通干涉滤波器，该带通干涉滤波器可以透射电磁光谱的一部分，同时拒绝所有其他波长。可以提供一个或多个陷波滤波器作为光学滤波器的示例。陷波滤波器可以拒绝光谱的一部分，同时透射所有其他波长。边缘或二向色滤波器可以透射或者大于截止波长或者短于截止波长的波长。滤波器的另一示例可以包括彩色基板滤波器，该彩色基板滤波器可以利用过滤材料固有的吸附和透射特性。中性密度(ND)滤波器可以均匀地减少光谱的一部分上的透射。在一些情况下，UV/红外线截止滤波器可以用于阻碍红外光和一些UV光，同时允许全光谱摄像机拍摄正常图片。光学元件的示例可以包括滤波器、反射镜、棱镜、透镜、二向色滤波器、分束器、光纤或任何其他类型的光学元件。光学元件可以使光借其通过、反射光、散射光、折射光、聚焦光、聚焦光、过滤光或对光执行任何其他动作。可以提供任何光学元件或光学元件的组合。光学组件可以包括其运动可以影响由图像传感器捕获的原始图像数据的任何元件。例如，透镜或图像传感器的运动(例如，振动、摇动)可能导致捕获图像的模糊。

[0043] 光学组件还可以包括对调整光路有用的部件。在一些实施例中，光学组件可以包括变焦透镜，对于该变焦透镜，可以改变焦距或视角。成像装置可通过调整变焦镜头的焦距来提供光学变焦。例如，一个或多个透镜可以沿着光轴滑动以调整焦距，使得可以实现设计的变焦水平或放大水平。当缩小时可以增加焦距，并且当放大时可以减小焦距。可以通过沿着光轴相对于成像传感器移动一个或多个透镜来调整焦距。可以通过沿着光轴相对于一个或多个透镜移动成像传感器来调整焦距。可以通过移动成像传感器和一个或多个透镜两者使得成像传感器和透镜之间的距离被调整来调整焦距。在一些情况下，可以包括用于移动一个或多个元件(例如，透镜、成像传感器)的一个或多个马达，以调整焦距。成像装置可以包括一个或多个变焦马达，该一个或多个变焦马达可以调整成像传感器与一个或多个透镜之间的相对距离，和/或调整可以影响由成像装置捕获到成像传感器的光的光路的任何其他光学元件。一个或多个变焦马达可以由承载件支撑。例如，可以包括变焦马达以调整图像传感器与一个或多个光学元件诸如一个或多个透镜之间的距离。变焦马达可以被配置为驱动图像传感器沿着光轴相对于一个或多个光学元件移动。替代性地，变焦马达可以被配置为沿着光轴相对于图像传感器驱动一个或多个透镜。变焦马达可以驱动一个或多个透镜和/或图像传感器在任何方向上诸如在与光轴平行的方向上移动。在一些情况下，光学组件可以包括具有诸如扭曲或指导入射光之类的效果的部件中的一些或全部部件。

[0044] 成像装置还可以包括一个或多个非光学部件115。可以提供可以包括一个、两个或更多个非光学部件的非光学部件。非光学部件可以包括作为成像装置的一部分的任何元件或者可以不是传统成像装置的一部分的任何元件。非光学部件可以或可以不联接到光学组件。任何合适的部件都可以被封闭在成像装置的壳体中，诸如电源(例如，电池109)、存储器单元(例如，存储介质113)、电路、一个或多个处理器111和/或其他非光学部件117。

[0045] 一个或多个电源109可以用于为成像装置的一个或多个部件供电。例如，一个或多个电源可以向图像传感器、承载件或非光学部件中的任何非光学部件提供电力。电源可以是能量存储装置，诸如一个或多个电池。电池可以是可充电电池(即二次电池)。可以使用具有本领域已知或后来开发的任何电池化学成分的电池。在一些情况下，电池可以是铅酸电池、阀调节铅酸电池(例如，凝胶电池、吸收玻璃毡电池)、镍镉(NiCd)电池、镍锌(NiZn)电池、镍金属氢化物(NiMH)电池或锂离子(Li-ion)电池。电源可以用于为成像装置的承载件诸如致动承载件的框架部件的马达供电。电源可以为成像装置的任何其他部件诸如一个或多个传感器、通信单元、控制器、存储器、PCB板和/或显示器/音频单元供电。相同的电源可以用于多个部件，或者不同的电源可以用于不同的部件。电池也可以被更换或换出。电源可以是不由承载件支撑的非光学部件。替代地或另外，电源可以由承载件支撑。

[0046] 存储器单元113诸如SD卡可以用于存储收集的图像数据。存储器单元可以用于存储借助于图像传感器收集的图像数据。存储器单元可以与图像传感器通信，该图像传感器可以提供要存储在存储器单元中的数据。存储器单元可以包括非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可以存储可以由一个或多个处理器执行的逻辑、代码和/或程序指令，以用于执行一个或多个步骤。非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如，可移动介质或外部储存器，诸如SD卡或随机存取存储器(RAM))。存储器存储单元可以是不由承载件支撑的非光学部件。替代性地或另外，存储器存储单元可以由承载件支撑。

[0047] 一个或多个处理器111可以包括负责信号处理、数据操纵和/或与马达的通信的任何电子装置或电子装置组。在一些实施例中，一个或多个处理器可以处理由图像传感器捕获的图像数据。处理器可以是可编程处理器(例如，中央处理单元(CPU)或微控制器)。在示例中，一个或多个处理器可以被配置为控制承载件或云台的移动。例如，用于控制承载件的控制信号可以在现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个高级RISC机器处理器(ARM)中生成。在另一示例中，一个或多个处理器可以被配置为处理图像数据，诸如一个或多个专用标准产品(ASSP)或专用集成电路(ASIC)。例如，一个或多个处理器能够执行各种数字图像处理，包括拜耳变换、去马赛克、降噪、图像锐化、重新采样，以确保图像坐标系、对比度增强、尺度空间表示等的正确性。在另一示例中，一个或多个处理器可以与光学部件诸如变焦马达中的一个或多个光学部件通信，以操作变焦功能。处理器可以是不由承载件支撑的非光学部件。替代性地或另外，处理器可以由承载件支撑。

[0048] 在一些实施例中，可以提供一个或多个通信单元作为非光学部件。通信单元可以提供与成像装置和可移动物体或外部装置的单向或双向通信。在一些实施例中，通信单元可以无线传输。通信单元可以是不由承载件支撑的非光学部件。替代性地或另外，通信单元可以由承载件支撑。

[0049] 在一些情况下，非光学部件中的一些或全部非光学部件安装在印刷电路板(PCB)上。例如，非光学部件中的电子元件诸如处理器、存储器单元、通信单元等可以安装在PCB板上，而PCB板可以联接到附接到成像装置的壳体的内表面的电源。在另一示例中，上述电子部件中的任何电子部件都可以设置在可以或可以不联接到PCB板的单独结构上。例如，存储器单元可以不设置在PCB板上，而是经由合适的通信链路连接到附接到PCB板的处理器。

[0050] 在一些情况下，非光学部件可以可操作地联接到光学组件。例如，电池与图像传感器、支撑图像传感器的电路板或光学组件的马达电连通。在另一实例中，由图像传感器捕获的图像数据可以被传输到介质储存器或由壳体内的处理器处理。在一些情况下，图像传感器可以可操作地联接到非光学部件中的至少一个非光学部件。例如，图像传感器可以与处理器、存储器单元和/或电池通信。

[0051] 可以采用合适的互连手段(例如，电缆、电线、总线、无线通信)来实现用于非光学部件的印刷电路板与支撑成像传感器的电路板之间的通信、一个或多个非光学部件与一个或多个光学部件之间的直接通信、或者由承载件支撑的元件与不由承载件支撑的元件之间的通信。在一些情况下，可以在一个或多个非光学部件与光学组件之间以有线或无线方式实现数据传输或电通信。可以使用一个或多个通信链路来允许光学组件与非光学部件中的至少一个非光学部件之间的通信。一个或多个通信链路可以包括柔性信号线。一个或多个通信链路可以包括无线通信信道(例如，蓝牙)。在示例中，可以包括数据传输链路和电力通信链路，以提供光学组件的PCB板与非光学部件的PCB板之间的通信。

[0052] 在一些情况下，互连手段或通信链路可以许可连接的部件关于彼此具有相对移动。例如，图像传感器可以经由柔性电缆连接到非光学部件的处理器，使得可以许可图像传感器相对于其连接的处理器绕一个或多个轴线转动。

[0053] 成像装置可以包括用于各种目的的任何其他非光学部件117。例如，非光学部件可以包括音频捕获装置(例如，抛物面麦克风)、射频(rf)传感器、磁传感器和/或超声传感器。在另一实例中，非光学部件可以包括用于向要成像的一个或多个目标提供信号的一个或多个发射器。可以使用任何合适的发射器，诸如照明源或声源。非光学部件可以包括诸如用于与远离成像装置的模块通信的一个或多个收发器。非光学部件可以包括其运动可以不直接更改或影响由图像传感器捕获的光的光路的部件。在一些情况下，非光学部件可以包括承载件，该承载件包括一个或多个传感器、框架组件和致动器。替代性地，承载件可以不被视为成像装置的非光学部件。在本文中随后描述关于承载件的细节。

[0054] 在一些情况下，非光学部件可以包括通信单元，该通信单元被配置为提供成像装置与另一远程装置之间的通信。在一些情况下，图像数据可以由通信单元传输到外部装置。例如，可以输出图像，以用于在远离成像装置定位的外部装置上显示。外部装置可以是显示装置，诸如，例如，显示面板、监视器、电视、投影仪或任何其他显示装置。在一些实施例中，输出装置可以是例如蜂窝电话或智能电话、个人数字助理(PDA)、计算机、膝上型电脑、台式机、平板电脑、媒体内容播放器、机顶盒、包括广播调谐器的电视接收器、视频游戏站/系统或者能够访问数据网络和/或从成像装置接收图像数据的任何电子装置。这里提供的通信可以是双向通信。替代性地，可以提供单向通信(例如，仅从成像装置到外部装置，或从外部装置到成像装置)。

[0055] 本文提供通信中的任何通信都可以直接发生。替代性地，它们可以在网络上发生，诸如局域网(LAN)或广域网(WAN)诸如因特网。通信单元可以利用LAN、WAN、红外线、无线电、WiFi、点到点(P2P)网络、电信网络、云通信等。可选地，可以使用中继站，诸如塔、卫星或移动台。无线通信可以是依赖于接近度的或与接近度无关的。在一些实施例中，通信可能需要或可能不需要视线。

[0056] 应该注意，非光学部件中的一个或多个非光学部件也可以由承载件支撑。例如，用于处理图像数据的处理器可以设置在由承载件支撑的PCB板上。

[0057] 在一些情况下，一个或多个非光学部件和光学组件被封闭在成像装置的壳体中。在一些情况下，非光学部件和光学组件包含在同一壳体中。在一些情况下，非光学部件和光学组件包含在壳体的分开的隔室中。光学组件可以由布置在壳体内的承载件支撑。承载件可以包括一个或多个框架部件，该一个或多个框架部件被配置为相对于壳体转动，使得可以稳定光学组件的运动。一个、两个或更多个非光学部件可以布置在壳体内，并且至少一个非光学部件可操作地联接到光学组件并且不由承载件支撑。例如，成像装置的电池和/或摄像机处理器可以可操作地联接到光学组件，而不由承载件支撑。

[0058] 图2示出了成像装置200的示例。成像装置可以包括壳体201。壳体可以(部分地或完全地)封闭光学组件203和多个非光学部件，诸如一个或多个电池209、一个或多个处理器207。成像装置可以包括承载件205，该承载件布置在壳体内并且被配置为控制光学组件的移动。控制运动可以包括稳定和/或减振。对移动的控制可以包括被动控制以响应成像装置相对于参考系的移动。被动控制可以使成像装置关于参考系诸如惯性参考系保持设定的取向。对移动的控制还可以包括响应指令来调整成像装置的取向的主动控制。可以在主动控制期间调整成像装置的设定取向。指令可以由远程控制器或远离成像装置的其他装置提供。指令可以由支撑成像装置的可移动物体提供。

[0059] 在一些实施例中，多个非光学部件可以包括电源、存储器单元和/或一个或多个处理器。多个非光学部件可以包括如本文先前所述的任何附加元件。在一些情况下，非光学部件中的全部或一些非光学部件可以安装在印刷电路板(PCB)207上。在一些情况下，非光学部件和/或电路板中的至少一者可以附接到壳体的内表面。一个或多个非光学部件可以相对于壳体是静止的。PCB可以或可以不相对于壳体是静止的。在一些实施例中，一个或多个非光学部件和电路板可以不相对于成像装置的壳体移动。

[0060] 在一些实施例中，非光学部件中的至少一个非光学部件不由承载件支撑。在一些情况下，非光学部件中的全部非光学部件不由承载件支撑。在一些情况下，非光学部件中的一些非光学部件由承载件支撑，使得它们可以关于壳体具有相对运动，而其他部件刚性地附接到壳体。在一些情况下，至少电源和PCB板附接到壳体而不由承载件支撑。在一些情况下，至少电源和一个或多个处理器附接到壳体而不由承载件支撑。在一些情况下，至少电源、存储器单元和一个或多个处理器附接到壳体而不由承载件支撑。

[0061] 光学组件203可以是与先前在图1中描述的光学组件相同的光学组件。光学组件可以例如至少包括一个或多个透镜和一个或多个图像传感器。在一些情况下，图像传感器可以设置在电路板上。电路板可以由基板支架支撑。电路板可以相对于基板支架固定。电路板可以包括被配置为处理由图像传感器捕获的信号的多个电子元件。在一些情况下，可以将电路板的输出数据(图像数据)传输到非光学部件中的至少一个非光学部件诸如处理器，以进行进一步的数据处理。

[0062] 在一些情况下，光学组件还可以包括影响由图像传感器捕获的光或光子的其他部件，诸如滤波器、虹膜光阑、聚光器等。光学组件还可以包括与各种光学功能诸如变焦相关联的元件。例如，光学组件可以包括一个或多个马达，以用于沿着光轴(主轴)调整一个或多个透镜、光学部件与图像传感器之间的距离。

[0063] 成像装置的也可以称为“主轴”的光轴可以是在成像装置中沿其存在一定程度的转动对称性的线。在一些实施例中，成像装置的光轴穿过成像装置的光学部件(例如，透镜、光传感器)的中心和/或与转动对称轴重合。在一些情况下，光学组件的视视线可以与光轴对准。光轴可以基本垂直于图像传感器的表面。视场可以包含光轴。

[0064] 可以许可光学组件相对于壳体移动。可以许可光学组件关于壳体具有绕一个、两个或三个轴线的转动移动。在一些情况下，绕一个或多个轴线的转动移动可以分别在高达90度、180度、270度、360度的范围内。在一些情况下，可以许可光学组件具有超过360度的转动移动。因此，光学组件的视线的方向也可以关于壳体在宽范围内。

[0065] 成像装置的壳体201可以包括任何三维形状，诸如球形形状、立方体形状、金字塔形状、棱柱(例如，矩形棱柱)形状、锥形形状、柱形形状和多面形状。在一些情况下，壳体可以包括透明盖，该透明盖许可光学组件在不同方向上具有到壳体外部的环境的视线。透明盖可以是或可以不是可移除的。在一些情况下，壳体的至少一部分是透明的，使得当光学组件相对于壳体转动时，光学组件的视线不被壳体阻碍。在一些情况下，壳体的一个或多个侧面可以是透明的。在一些情况下，壳体的一侧的一部分是透明的。在一些实施例中，壳体的总表面的至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％是透明的。在一些情况下，可能在视线的方向上的其他结构也可以由透明材料制成。壳体可以是完全透明的，使得使用壳体内的光学部件捕获的图像不会被壳体扭曲或影响。壳体可以包括防眩光或抗反射涂层。壳体可以或可以不包括可以滤除不期望的光波长的材料。壳体可以或可以不用作二次透镜。壳体可以或可以不影响成像装置的视场。在一些实施例中，壳体的足够部分可以是透明的，以允许使用成像装置捕获全景图像。光学部件能够在没有阻碍的情况下转动至少360度，或者如本文其他地方所述的任何其他角度测量。在一些实施例中，壳体的一个或多个部分可以是不透明的。例如，一个或多个边缘、拐角和/或侧面可以是不透明的。

[0066] 成像装置的壳体可以许可装置在各种环境和条件下使用。壳体可以由提供各种性能诸如防水、防热、防尘或凹凸不平的表面的材料制成。壳体可以是流体密封的(例如，气密的、水密的)。壳体可以是防碎的或耐碎的。壳体可以为成像装置提供连续的闭合的外表面。在一些情况下，壳体可以具有开口。壳体可以或可以不包括与外部物体诸如基部支撑件联接的开口。在示例中，壳体可以具有开口诸如孔，其尺寸和形状被设置成适应用于转动壳体的马达的尺寸。在另一示例中，壳体可以包括用以固定到马达的外表面的结构，诸如凹形形状。

[0067] 壳体可以保持呈单个构型，或者能够在两个或更多个构型之间变换。例如，壳体能够或不能够被可打开以允许接近壳体内的部件。例如，壳体的一部分可以被打开或闭合，以使壳体分别在打开构型和闭合构型之间变换。

[0068] 在一个方面，提供了一种具有内置承载件的成像装置。在一些实施例中，承载件可以完全包含在成像装置的壳体内。承载件可以由成像装置的壳体的内表面支撑。替代性地，承载件可以由成像装置的壳体外部的基板支撑。在这样的实施例中，壳体可以包括可以允许承载件的至少一部分穿过壳体的开口。承载件的一个或多个部分可以关于壳体外部的基板移动。壳体可以或可以不相对于壳体外部的基板是固定的。

[0069] 成像装置可以具有任何合适的大小和/或尺寸。成像装置可以具有适合于由人提升、承载或佩戴的大小和/或尺寸。在一些情况下，成像装置可以具有小于或等于约：0.5cm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、10cm、或20cm的最大尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径、对角线)。成像装置可以具有小于或等于约：1000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2、5cm2、2cm2、1cm2或
0.01cm2的占位面积(其可以指成像装置所覆盖的横截面面积)。在一些情况下，成像装置可以重量不超过5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、0.01kg、5g或1g。成像装置可以占据约等于或小于1000cm3、750cm3、500cm3、400cm3、300cm3、250cm3、200cm3、175cm3、150cm3、
125cm3、100cm3、75cm3、50cm3、40cm3、30cm3、20cm3、15cm3、10cm3、5cm3或1cm3的总空间体积。

[0070] 在图2所示的示例性实施例中，壳体的前侧、顶侧和左侧可以是透明的，使得当视线在各个方向上时许可光学组件捕获各种视角的图像数据。在一些情况下，可以相对于壳体的不同侧限定不同的方向。例如，可以许可光学组件从壳体的不同侧，诸如相对侧或相邻侧捕获图像数据。

[0071] 在一些实施例中，一个或多个透镜可以由透镜镜筒支撑。在一些情况下，一个或多个透镜可以部分地封闭在透镜镜筒中。例如，透镜中的一个或多个透镜可以由联接到透镜镜筒的支架支撑。在其他情况下，一个或多个透镜的周长可以被完全封闭在透镜镜筒内。在一些实施例中，可以封闭一个或多个透镜的整个圆周或圆周的一部分。图3示出了由透镜镜筒303支撑的示例性光学组件。

[0072] 在一些实施例中，透镜镜筒303可以联接到承载件的至少一个框架部件311。透镜镜筒可以刚性地附接到承载件的框架部件。透镜镜筒可以直接联接到框架部件。透镜镜筒可以经由附加的连接元件联接到框架部件。透镜镜筒可以可释放地联接到框架部件。透镜镜筒可以与框架部件一体地形成。透镜镜筒可以不相对于其联接的框架部件移动。替代性地，透镜镜筒可以相对于框架部件移动。在一些示例性实施例中，框架部件可以是多轴云台的最里面的云台框架。在一些情况下，当透镜镜筒附接到云台框架时，可以关于一个、两个、三个或更多个转动轴线稳定透镜镜筒的移动。可以被动地或主动地控制透镜镜筒的移动。

[0073] 在一些实施例中，图像传感器305可以设置在电路板上，上述两者都由透镜镜筒支撑。替代性地，图像传感器可以不设置在外部电路板上。电路板或图像传感器可以由基板支架307支撑。基板支架可以联接到透镜镜筒。在一些情况下，基板支架可以固定到透镜镜筒。基板支架可以与透镜镜筒一体地形成。基板支架可以或可以不刚性地附接到承载件的框架部件。基板支架可以可操作地联接到承载件的至少一个框架部件。

[0074] 在一些情况下，基板支架和/或透镜镜筒可以被配置为沿着光轴相对于彼此移动，使得可以调整一个或多个透镜与图像传感器的距离。可以控制一个或多个透镜与图像传感器之间的距离变化以实现光学功能诸如变焦。距离的变化可能会或可能不会影响焦距。在一些情况下，图像传感器或电路板能够沿着光轴移动，以调整图像传感器与一个或多个透镜的距离。在一些情况下，图像传感器/电路板和透镜镜筒都能够沿着光轴移动，以调整图像传感器与一个或多个透镜之间的距离。一个或多个马达可以用于致动透镜镜筒和/或基板支架的移动。

[0075] 在一些情况下，透镜镜筒可以刚性地附接到承载件的框架部件，并且基板支架可相对于框架部件移动。在一些情况下，基板支架刚性地附接到承载件的框架部件，并且透镜镜筒可相对于框架部件移动。在一些情况下，透镜镜筒和基板支架都可以刚性地附接到承载件的框架部件。可选地，透镜镜筒和基板支架都可相对于框架部件移动。

[0076] 在所描绘的实施例中，一个或多个透镜可以被支撑在透镜承载件309上。透镜承载件309可以联接到透镜镜筒。在一些情况下，透镜承载件可以被配置为沿着光轴相对于成像传感器移动，以调整一个或多个透镜与成像传感器之间的距离。在一些情况下，透镜承载件可以被配置为诸如在透镜变焦期间沿着光轴相对于透镜镜筒移动。

[0077] 被配置用于支撑光学组件的承载件可以消耗最小的能量的量，该能量的量小于驱动支撑整个成像装置的承载件所需的能量的量。在一些情况下，用于稳定或控制光学组件的取向的致动器将比驱动支撑整个成像装置的承载件所需的致动器消耗能量的量的一小部分(例如，5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％)。由承载件支撑的光学组件可以重量不超过50g、100g、200g、300g、400g、500g或1000g。

[0078] 在一些情况下，由承载件支撑的有效载荷的轻重量可以为系统提供快速响应。快速响应可能是由于要控制的有效载荷的动量减小，因此可以实现改进的控制响应。在一些情况下，有效载荷的轻重量可能需要施加到承载件的较小扭矩，从而导致降低的能量消耗。

[0079] 由承载件支撑的光学组件能够相对于摄像机壳体内的一个或多个非光学部件绕一个或多个转动轴线转动。光学组件能够绕下述轴线中的至少一个轴线转动：相对于非光学部件或壳体的偏航轴线和俯仰轴线。光学组件可以围绕以下轴中的至少两个转动：偏航轴线、俯仰轴线和相对于非光学部件或壳体的滚转轴线。转动轴线中的两个或更多个转动轴线可以彼此正交(例如，滚转轴线、俯仰轴线、偏航轴线)。转动轴线中的两个或更多个转动轴线可以彼此不正交(例如，绕球形表面移动)。光学组件可以相对于固定参考系诸如地面参考系稳定。例如，光学组件的姿态可以相对于固定参考系稳定在期望的取向。光学组件可以被配置为相对于壳体或壳体联接到的可移动物体移动(例如，关于一个、两个或三个平移度和/或一个、两个或三个转动度)，使得不管可移动物体的移动如何，光学组件都相对于合适的参考系保持其位置和/或取向。参考系可以是固定参考系(例如，周围环境)。替代性地，参考系可以是移动参考系(例如，可移动物体、有效载荷目标)。例如，移动参考系可以用于指定相对于有效载荷目标的移动以用于自主跟踪。

[0080] 在一些情况下，可以通过补偿光学组件的不希望的振动运动来稳定光学组件。光学组件可以仅响应于不希望的移动(例如，振动和摇动)而被稳定，并且可能不会响应于有意的移动(例如，行走运动)而被稳定。例如，可以使用低通滤波器来消除低频运动诸如由行走引起的低频运动，使得光学组件的姿态可以仅响应于高频运动诸如摇动而被稳定。

[0081] 在一些情况下，可以控制光学组件的取向。在一些情况下，可以关于环境(例如，地面)定义光学组件的取向。例如，光学组件可以关于地面是水平的。在一些情况下，可以允许用户通过向承载件的控制器发送命令来操纵光学组件的取向。在一些情况下，可以响应于期望的取向来控制光学组件的取向。控制器可以在存在操纵信号的情况下产生信号以将光学组件保持在期望的取向。可以从多个选项中预先选择期望的取向。例如，可以在水平取向和竖直取向之间选择期望的取向。例如，可以在成像装置绕滚转轴线、俯仰轴线或偏航轴线转动的角度的度数例如0度、30度、45度、60度、90度、120度、150度或180度之间选择期望的取向。在一些情况下，可以沿着连续光谱(例如，成像装置可以绕滚转轴线、俯仰轴线或偏航轴线转动的角度)选择期望的取向。在一些情况下，用户可以输入特定的期望取向(例如，有效载荷绕滚转轴线的转动的度数的数值)。在一些情况下，用户可以从列表中选择特定的期望取向。在一些情况下，可以经由用户界面向用户呈现递增地改变取向(例如，15度)的选项。例如，用户可能期望捕获具有水平取向、竖直方向的图像或具有任意取向(例如，对角线取向)的图像。具有水平取向的图像可以对应于风景图像。具有竖直取向的图像可以对应于肖像图像。成像传感器可以捕获具有处于默认位置(例如，直立或静止位置)的水平取向的图像。例如，在一些情况下，当成像装置在默认状态下联接到连接器时，成像装置可以捕获具有水平取向的图像。如果绕滚转轴线转动90度，则成像装置可以捕获具有竖直取向的图像。

[0082] 在一些实施例中，承载件布置在壳体内并且被配置为稳定光学组件的移动。承载件可以是多轴云台，诸如图2所示的承载件205。承载件可以包括可操作地联接到一个或多个致动器的一个或多个框架部件。一个或多个致动器可以被配置为致动一个或多个框架部件以绕两个或更多个转动轴线转动。转动轴线可以包括下述轴线中的至少一个轴线：偏航轴线和俯仰轴线。在一些实施例中，光学组件由不直接和/或刚性地联接到壳体的一部分的框架部件支撑。

[0083] 一个或多个致动器被配置为实现光学组件相对于壳体的移动。可以控制一个或多个致动器以光学组件的基于目标角度和当前位置状态来移动一个或多个框架部件。可以控制一个或多个致动器以基于承载件的转动运动来移动一个或多个框架部件。在一些情况下，可以使用一个或多个传感器来测量承载件的转动移动。

[0084] 在一些情况下，一个或多个传感器可以被配置为检测或获得与光学组件相关联的运动和位置信息。运动和位置信息可以包括光学组件所经历的速度、取向、姿态、加速度、位置和/或任何其他物理状态。

[0085] 用于检测光学组件的位置或运动状态的一个或多个传感器可以至少包括惯性测量构件。惯性测量构件(惯性传感器)可以包括一个或多个陀螺仪、速度传感器、加速度计、磁力计以及一个或多个位置传感器。惯性传感器可以用于获得指示有效载荷的空间部署(例如，定位、取向或角度)和/或运动特性(例如，平移(线性)速度、角速度、平移(线性)加速度、角加速度)的数据。这里可以使用惯性传感器来指代运动传感器(例如，速度传感器、加速度传感器诸如加速度计)、取向传感器(例如，陀螺仪、倾斜仪)或者具有一个或多个集成的运动传感器和/或一个或多个集成的取向传感器的IMU。惯性传感器可以提供相对于单个运动轴线的感测数据。运动轴线可以对应于惯性传感器的轴(例如，纵轴)。可以使用多个惯性传感器，其中每个惯性传感器提供沿不同的运动轴线的测量。例如，三个角加速度计可以用于提供沿三个不同的运动轴线的角加速度数据。三个运动方向可以是正交的轴。角加速度计中的一个或多个角加速度计可以被配置为测量绕转动轴线的加速度。作为另一示例，三个陀螺仪可以用于提供关于三个不同转动轴线的取向数据。三个转动轴线可以是正交的轴线(例如，滚转轴线、俯仰轴线、偏航轴线)。替代性地，惯性传感器中的至少一些惯性传感器或全部惯性传感器可以提供相对于相同运动轴线的测量。例如，可以实现这种冗余以提高测量精度。可选地，单个惯性传感器能够提供相对于多个轴的感测数据。例如，包括多个加速度计和陀螺仪的IMU可以用于产生关于多达六个运动轴线的加速度数据和取向数据。

[0086] 在一些实施例中，一个或多个惯性传感器可以位于承载件或光学组件处。在一些情况下，成像装置可以包括附接到承载件的框架部件的至少一个惯性传感器。框架部件可以支撑光学组件。在一些情况下，成像装置可以至少包括附接到光学组件的惯性传感器。

[0087] 一个或多个传感器可以包括一个或多个角位置或角度转动传感器。角位置或角度转动传感器诸如编码器可以用于检测框架组件中框架部件相对于彼此的相对角位置。例如，磁场传感器或光学编码器可以用于检测用于驱动承载件的转动运动的一个或多个致动器的转动位置。在一些情况下，一个或多个角位置或角度转动传感器被提供作为马达组件的一部分。

[0088] 一个或多个传感器可以包括或不包括位置传感器。位置传感器可以包括能够测量光学组件关于参考系诸如地面参考系的位置的各种合适的传感器。位置传感器可以包括例如全球定位系统(GPS)。

[0089] 一个或多个传感器可以位于承载件上。一个或多个传感器可以例如位于框架部件或框架组件的任何结构上。一个或多个传感器可以位于光学组件处。例如，一个或多个传感器可以设置在光学组件的电路板上。在另一示例中，一个或多个传感器可以被封闭在透镜镜筒中。

[0090] 在一些实施例中，可以由控制器控制承载件的移动。在一些实施例中，可以由控制器控制光学组件的移动。控制器可以用于基于由一个或多个传感器获得的运动和位置信息来计算与光学组件相关联的姿势信息。例如，检测到的光学组件的角速度和/或角度位置可以用于计算光学组件关于光学组件的俯仰轴线、滚转轴线和/或偏航轴线的姿态。

[0091] 基于所计算的有效载荷装置的姿势，可以产生一个或多个马达信号以控制一个或多个致动器。一个或多个马达可以被配置为直接驱动框架组件绕俯仰轴线、滚转轴线或偏航轴线中的至少一个轴线转动，以便调整光学组件的姿势(例如，成像装置的拍摄角度)。在一些实施例中，一个或多个马达可以包括一个或多个致动器，该一个或多个致动器被配置为致动框架组件的一个或多个部件绕一个或多个转动轴线移动。一个或多个致动器可以包括一个或多个马达。可以使用各种马达，诸如步进马达、无刷DC马达、有刷DC马达以及DC伺服马达。在一些实施例中，马达可以是单轴转动马达。在一些实施例中，马达可以是球形马达。在一些实施例中，转动轴线中的一个或多个转动轴线(例如，俯仰、滚转和偏航)可以与光学组件相交。在其他实施例中，转动轴线中的一个或多个转动轴线可以不与光学组件相交。

[0092] 在一些实施例中，承载件可以包括多个框架部件，其中选择有效载荷装置的转动顺序以允许在有效载荷装置的普通操作环境下诸如当指向直下时转动光学组件而没有“云台锁定”的问题。例如，在一个实施例中，转动顺序可以是从最内转动轴线到最外转动轴线的俯仰、滚转和偏航。在另一实施例中，转动顺序可以是从最外转动轴线到最内转动轴线的俯仰、滚转和偏航。可以考虑光学组件的任何转动顺序(例如，从最外转动轴线到最内转动轴线或者从最内转动轴线到最外转动轴线的俯仰/偏航/滚转、滚转/俯仰/偏航、滚转/偏航/俯仰、偏航/滚转/俯仰、或偏航/俯仰/滚转)。在一些实施例中，框架组件可以包括球形致动器，在这种情况下，球形致动器可以使光学组件所附接的转子绕最多三个转动轴线移动。在一些情况下，球形致动器可以使转子绕马达的定子的球形表面移动。

[0093] 在一些实施例中，控制承载件可以包括至少部分地基于反馈信号来实现承载件的移动。反馈信号可以包含关于光学组件的姿态数据。在一些实施例中，承载件的移动可以包括承载件关于一个或多个轴线的角位置、角速度、和/或角加速度。

[0094] 承载件可以包括各个承载件框架部件，其中一些承载件框架部件能够相对于彼此移动。承载件致动组件可以包括致动各个承载件框架部件的移动的一个或多个致动器(例如，马达)。致动器可以许可同时移动多个承载件框架部件，或者可以被配置为许可一次移动单个承载件框架部件。承载件框架部件的移动可以产生光学组件的对应移动。例如，承载件致动组件可以致动一个或多个承载件框架部件绕一个或多个转动轴线(例如，滚转轴线、俯仰轴线或偏航轴线)的转动。一个或多个承载件框架部件的转动可以使光学组件相对于壳体绕一个或多个转动轴线转动。替代性地或组合地，承载件致动组件可以致动一个或多个承载件框架部件沿一个或多个平移轴线的平移，从而产生光学组件相对于成像装置的壳体沿一个或多个对应轴的平移。在一些实施例中，控制承载件可以包括部分地基于检测到的光学组件的姿态数据来实现一个或多个框架部件的移动。在一些实施例中，承载件的移动可以包括承载件的角位置、角速度和/或角加速度。在一些实施例中，相对于惯性参考系诸如地面实现承载件的移动。例如，可以由承载件关于地面稳定或整平光学组件。

[0095] 承载件可以用于稳定光学组件的空间部署。承载件可以允许光学组件具有期望的移动。例如，承载件可以用于转动光学组件以补偿不期望的移动(例如振动、抖动)。光学组件可以响应于不希望的移动(例如，振动和摇动)而被稳定，并且可以响应于有意的移动(例如，行走运动)而不被稳定。例如，可以使用低通滤波器来消除低频运动诸如由行走引起的低频运动，使得光学组件的姿态可以仅响应于高频运动诸如摇动而被稳定。

[0096] 承载件可以用于控制光学组件的空间部署。例如，承载件可以用于将光学组件转动到期望的空间部署。期望的空间部署可以由用户手动输入(例如，经由远程终端或与可移动物体、承载件和/或成像装置通信的其他外部装置)、无需用户输入而自主确定(例如，通过可移动物体、承载件和/或成像装置的一个或多个处理器)或者借助于可移动物体、承载件和/或成像装置的一个或多个处理器半自主地确定。期望的空间部署可以用于计算将实现光学组件的期望的空间部署的承载件或其一个或多个部件(例如，一个或多个框架)的移动。

[0097] 关于控制系统，级联的比例-积分-微分(PID)可以用于控制承载件的姿态和速度。应该注意的是，有多种控制算法可以用于控制云台或承载件系统，包括但不限于：开-关、PID模式、正反馈、自适应、智能(模糊逻辑、神经网络、专家系统和遗传)控制算法。对于特定的控制模型诸如PID控制，控制系统可以根据不同的控制目标/输出变量(例如，角速度、角位置、角加速度或扭矩)和不同的输入变量(例如输入电压)而不同。因此，可以以各种方式表示控制参数。

[0098] 可以以各种方式诸如使用反馈控制回路来确定提供给每个马达的输入扭矩。反馈控制回路可以将目标角度作为输入，并将输入扭矩作为输入信号输出到承载件的致动器。可以使用比例(P)控制器、比例-微分(PD)控制器、比例积分(PI)控制器、比例-积分-微分(PID)控制器或它们的组合中的一个或多个控制器来实现反馈控制回路。PID控制器可以包括一个或多个处理器。PID控制器可以位于承载件上。PID控制器可以远离承载件。例如，PID控制器可以位于基部支撑件处。

[0099] 如本文其他地方所述，PID控制器可以被配置为基于目标角度和惯性传感器测量的角度之间的差来确定输入角速度。PID控制器可以被配置为基于输入角速度和惯性传感器测量的角速度之间的差来确定输入扭矩。

[0100] 在一些实施例中，一个或多个处理器可以被配置为计算光学组件的姿态数据。在一些实施例中，一个或多个处理器可以是可编程处理器(例如，中央处理单元(CPU)或微控制器)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个ARM处理器。在一些实施例中，一个或多个处理器可以可操作地联接到非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可以存储可以由一个或多个处理器单元执行的逻辑、代码和/或程序指令，以用于执行一个或多个步骤。非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如，可移动介质或外部存储器，诸如SD卡或随机存取存储器(RAM))。

[0101] 一个或多个处理器可以是与图1中描述的相同的处理器111。一个或多个处理器可以不由承载件支撑。替代性地，一个或多个处理器可以由承载件支撑。一个或多个处理器可以位于承载件的任何框架部件处。一个或多个处理器可以被封闭在壳体中。

[0102] 在图2所示的成像装置的示例性配置中，光学组件由承载件支撑。承载件可以是多轴云台。承载件可以包括可操作地联接到多个马达的多个框架部件。多个马达被配置为致动多个框架部件绕两个或更多个转动轴线转动。光学组件和承载件都被封闭在成像装置的壳体中。承载件能够使光学组件相对于成像装置的壳体绕和/或沿着滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴线移动。在一些实施例中，滚转轴线可以基本上平行于光学组件的光路或光轴。承载件可以基于提供给承载件的马达的控制信号使光学组件绕滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴线中的一个或多个轴线转动。

[0103] 成像装置200可以是独立的成像装置。成像装置可以由生物体承载。成像装置可以例如由人手握持或抓握。成像装置可以或可以不联接到其他物体。成像装置可以或可以不与其他装置电通信。成像装置可以包括封闭光学组件和一个或多个非光学部件的壳体。成像装置还可以包括布置在壳体内部的承载件。光学组件由承载件支撑，并且非光学部件中的至少一个非光学部件不由承载件支撑(例如，电池位置传感器、存储介质、马达、电路、电源、处理器或处理器)。如示例性实施例所示，承载件是三轴云台。应该注意的是，承载件也可以是单轴、双轴云台。

[0104] 成像装置可以与本文描述的系统、装置和方法中的任何系统、装置和方法组合使用。成像装置可以与其他系统和装置集成。成像装置可以可操作地联接到其他系统或装置。系统和装置可以包括台式计算机、膝上型电脑或笔记本计算机、移动装置(例如，智能电话、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)和平板电脑)或可穿戴装置(例如，智能手表)等。其他系统和装置还可以包括任何其他媒体内容播放器，例如，机顶盒、电视接收器、视频游戏系统或需要成像装置或摄像机的任何电子器件。成像装置可以由可移动物体(未示出)诸如生物体、载具、UAV等承载。

[0105] 在所描绘的实施例200中，承载件205包括可转动地联接到光学组件203的第一框架211-1和联接到第一框架211-1的第二框架211-2。在所描绘的实施例200中，第一框架是由俯仰致动器致动以便使承载件绕俯仰轴线210-2转动的俯仰框架。第二框架211-2是由偏航致动器致动以便使承载件和光学组件绕偏航轴线210-3转动的偏航框架。承载件还可以包括被配置为使光学组件绕滚转轴线210-1转动的滚转致动器。致动器(例如，滚转致动器、俯仰致动器、偏航致动器)可以各自施加扭矩以使相应的框架或光学组件绕对应的转动轴线转动。每个致动器可以是包括转子和定子的马达。例如，偏航致动器可以包括联接到偏航框架(第二框架211-2)的转子和联接到成像装置的壳体201的定子，或反之亦然。然而，应当理解，也可以使用承载件的替代性配置(例如，少于或多于两个框架，第二框架211-2可以是俯仰框架或滚转框架而不是偏航框架，第一框架可以是俯仰框架或偏航框架而不是滚转框架)。在一些情况下，如本文其他地方所述，承载件可以包括球形马达，使得所有三个转动轴线可以在球形马达的中心处相交。

[0106] 在一些实施例中，成像装置可以联接到另一个物体。成像装置可以可转动地联接到另一个物体。可以致动成像装置以相对于其联接到的物体绕一个或多个轴线转动。在一些情况下，成像装置可以经由外部承载件诸如云台平台联接到另一个物体。外部承载件可以具有如本文其他地方所述的内部承载件的任何特性。在一些情况下，成像装置的壳体可以被配置为联接到基部支撑件。基部支撑件可以位于选自下述物体中的至少一个物体上或者由该物体承载：可移动物体、静止物体或生物体。在一些情况下，可移动物体可以包括飞行器、陆基载具或手持式底座。在其他实施例中，壳体可以刚性地联接到基部支撑件。在这种情况下，成像装置的壳体可以不配置为相对于基部支撑件转动。

[0107] 基部支撑件可以被配置为将成像装置联接到可移动物体。在一些实施例中，成像装置可以经由至少一个马达联接到可移动物体。基部支撑件可以刚性地联接到可移动物体。基部支撑件可以可释放地联接到可移动物体。基部支撑件能够或不能够相对于可移动物体移动。在一些情况下，成像装置的壳体可以联接到基部支撑件。在一些实施例中，框架被配置为绕其转动的转动轴线可以包括俯仰轴线、滚转轴线或偏航轴线中的至少一个轴线。

[0108] 在一些实施例中，成像装置的壳体可以经由至少一个马达可转动地联接到基部支撑件。壳体可以附接到马达的转子，并且基部支撑件可以附接到马达的定子。替代性地，壳体可以附接到马达的定子，并且定子的转子可以附接到基部支撑件。在一些实施例中，马达可以被配置为使壳体相对于基部支撑件绕转动轴线转动。壳体的转动轴线可以是偏航轴线。转动轴线可以是俯仰轴线。转动轴线可以是滚转轴线。壳体的转动轴线可以与承载件的至少一个转动轴线平行。在图2的示例性配置中，壳体201能够相对于基部支撑件绕与偏航轴线210-3或俯仰轴线210-2平行的转动轴线转动。壳体的转动轴线可以倾斜于承载件的至少一个转动轴线。

[0109] 在一些实施例中，壳体的转动轴线可以与承载件的至少一个转动轴线正交。壳体的转动轴线可以与承载件的至少一个转动轴线相交。在一些实施例中，用于转动壳体的马达可以被配置为使定子相对于基部支撑件绕偏航轴线转动，并且承载件可以被配置为使光学组件相对于壳体绕俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个轴线转动。用于转动壳体的马达和用于支撑光学组件的承载件可以被配置为以协作的方式稳定或控制光学组件的姿态。例如，承载件可以被配置为使光学组件绕一个或两个轴线(例如，滚转轴线、俯仰轴线)转动，并且壳体可以被配置为绕与承载件的转动轴线正交的轴线转动，以这种方式可以使光学组件绕承载件的转动轴线和壳体的转动轴线转动。

[0110] 在一些实施例中，一个或多个控制器可以用于通过控制壳体的移动和/或承载件的移动来稳定光学组件的移动或控制光学组件的姿态。在一些情况下，一个控制器可以用于控制壳体和/或承载件的转动移动。控制器可以位于成像装置内部。控制器可以布置在壳体内部，而不由承载件支撑。替代性地，控制器可以位于基部支撑件处或基部支撑件固定到的可移动物体处。控制器可以向附接到壳体的马达和附接到承载件的马达产生输入信号。可以至少基于指示光学组件的当前定位或位置状态的传感器数据以及指示一个或多个致动器的转动位置或速度的传感器数据来产生输入信号。替代性地，可以提供单独的控制器，以用于整体控制壳体或成像装置的转动移动。单独的控制器可以设置在基部支撑件或可移动物体上。单独的控制器可以与用于控制承载件的移动的控制器通信。两个控制器可以一起工作以控制光学组件的姿态。例如，一个控制器可以被配置为向致动器产生用于移动壳体的控制信号，并且另一个控制器可以被配置为向致动器产生用于在壳体内移动承载件的框架部件的控制信号。在一些情况下，单独的控制器可以被配置为控制作为整体支撑壳体或成像装置的外部承载件。外部承载件可以被配置为绕一个或多个转动轴线整体移动壳体或成像装置。

[0111] 一个或多个传感器可以被配置为检测一个或多个致动器的角位置或角速度。一个或多个传感器可以附接到用于致动壳体的马达和用于致动承载件的框架部件的马达。一个或多个传感器可以包括角位置或角度转动传感器。角位置或角度转动传感器诸如编码器可以用于检测承载件中框架部件相对于彼此的相对角位置。角位置或角度转动传感器可以用于检测壳体相对于基部支撑件的相对角位置。例如，磁场传感器或光学编码器被配置为检测用于驱动壳体相对于基部支撑件的转动运动的一个或多个致动器的转动位置。

[0112] 一个或多个传感器可以包括被配置为检测或获得与光学组件相关联的运动和位置信息的传感器。运动和位置信息可以包括光学组件所经历的速度、取向、姿态、加速度、位置和/或任何其他物理状态。

[0113] 在一些实施例中，一个或多个惯性传感器可以定位到承载件或光学组件。在一些情况下，成像装置可以包括附接到承载件的框架部件的至少一个惯性传感器。框架部件可以支撑光学组件。在一些情况下，成像装置可以至少包括附接到光学组件的惯性传感器。例如，惯性传感器可以设置在光学组件的PCB板上。

[0114] 图4示出了根据本发明的实施例的具有可转动壳体401的成像装置400的示例性实施例。成像装置可以包括由承载件403支撑的光学组件405。光学组件可以是与图2中描述的相同的光学组件。成像装置可以包括多个非光学部件，诸如电池407和一个或多个更多处理器(未示出)。非光学部件中的至少一个非光学部件不由承载件支撑。壳体401可以封闭多个非光学部件以及支撑在承载件上的光学组件。壳体401可以经由马达413联接到基部支撑件(未示出)。基部支撑件可以附接到可移动物体。基部支撑件可以刚性地联接到可移动物体。基部支撑件可以与可移动物体一体地形成。基部支撑件可以或可以不被配置为相对于可移动物体移动。

[0115] 可以控制壳体相对于基部支撑件移动。在一些实施例中，可以通过控制壳体的移动和承载件在壳体内的移动来稳定或控制光学组件的移动。可以通过单独地或共同地控制壳体的移动或承载件的移动来稳定光学组件的移动。

[0116] 可以使壳体相对于基部支撑件绕转动轴线转动。转动轴线可以是偏航轴线409。承载件可以包括一个或多个转动轴线。在所描绘的实施例中，承载件被配置为使光学组件绕滚转轴线410和俯仰轴线411转动。承载件包括可转动地联接到光学组件的框架部件。在所描绘的实施例中，框架是由俯仰致动器致动以便使承载件绕俯仰轴线411转动的俯仰框架。承载件可以可转动地联接到壳体。承载件可以经由一个或多个非光学部件可转动地连接到壳体。如实施例中所描绘的那样，承载件可转动地联接到壳体内部的电池。承载件还可以包括被配置为使光学组件绕滚转轴线410转动的滚转致动器。成像装置可以包括偏航致动器，以便使承载件和光学组件绕偏航轴线409转动。偏航致动器可以被配置为将壳体401联接到基部支撑件(未示出)。承载件、光学组件、非光学部件和壳体能够绕偏航轴线转动。致动器(例如，滚转致动器、俯仰致动器、偏航致动器)可以各自施加扭矩以使相应的框架或光学组件绕对应的转动轴线转动。每个致动器可以是包括转子和定子的马达。例如，偏航致动器可以包括联接到壳体的转子和联接到基部支撑件的定子，或反之亦然。然而，应当理解，也可以使用承载件的替代性配置。例如，承载件可以包括两个或更多个框架部件，第一框架部件可以是俯仰框架或滚转框架，并且第二框架部件可以是滚转框架、俯仰框架或偏航框架。可以使壳体绕可以或可以不与承载件的转动轴线正交的各种不同的转动轴线转动。例如，壳体的转动轴线可以是滚转轴线或俯仰轴线而不是偏航轴线。壳体的转动轴线可以与承载件的转动轴线正交。替代性地，壳体的转动轴线可以与承载件的轴线之一平行。

[0117] 成像装置的总质量的一小部分可以由承载件支撑。承载件可以被配置为支撑成像装置的可以构成成像装置的总质量的不超过1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％、80％、90％的一个或多个部件。一个或多个部件可以是包括一个或多个透镜、滤波器等的光学组件。在一些情况下，一个或多个部件可以包括一些光学部件，诸如一个或多个透镜、滤波器和非光学部件诸如运动/位置传感器、电路或存储器单元。在一些情况下，一个或多个非光学部件可以不由承载件支撑。一个或多个非光学部件可以构成成像装置的总质量的至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％。
在一些情况下，一个或多个非光学部件可以由承载件的框架部件支撑。框架部件可以不是承载件的被配置为支撑光学组件的第一框架部件。

[0118] 图5示出了图4中的实施例的另一视图。壳体501对应于图4中的壳体401。马达501至少包括定子和转子。在一些实施例中，壳体可以刚性地联接到马达的定子503。马达505的转子可以联接到外部物体，诸如基部支撑件(未示出)。替代性地，壳体可以刚性地联接到马达的转子，并且定子可以联接到基部支撑件。在一些情况下，壳体可以具有用于装配或联接到马达的形状。马达可以在任何侧面或任何表面上连接到壳体。在所描绘的实施例中，壳体通过底侧联接到马达。壳体可以通过左侧、右侧、后侧、前侧和/或顶侧联接到马达。在一些情况下，致动器可以是承载件的用于控制成像装置的光学组件的移动的一部分。在这种情况下，可以认为承载件被壳体部分地封闭。

[0119] 在一些实施例中，成像装置是独立的装置。例如，壳体可以在没有机械附接的情况下与其他物体分离。成像装置可以是手持装置。例如，用户可以握持成像装置，其中承载件完全被成像装置的壳体封闭。成像装置能够利用附接手段附接到其他表面或物体。例如，成像装置的壳体可以在不使用工具的情况下可释放地附接到其他表面或装置。在一些实施例中，成像装置可以集成到其他装置、物体或系统。壳体可以连接到能够或不能够移动的其他物体。在一些情况下，壳体可以连接到可移动物体诸如UAV。壳体可以与可移动物体的一部分一体地形成。壳体可以可释放地联接到可移动物体。壳体可以固定到可移动物体，使得壳体不能相对于可移动物体移动。壳体可以可转动地联接到可移动物体。壳体可以经由承载件联接到UAV。承载件可以被封闭在壳体中。承载件可以部分地在壳体外部。在一些情况下，可以提供附加的承载件以将壳体连接到UAV，其中承载件在壳体外部。

[0120] 成像装置可以是UAV的有效载荷和/或视觉传感器。在一些情况下，成像装置可以是由UAV承载的有效载荷。成像装置可以由UAV经由连接器支撑。在一些情况下，连接器可以经由一个或多个阻尼元件将成像装置连接到UAV。阻尼元件可以减轻可移动物体在有效载荷上的运动的效应。阻尼元件可以是连接器和可移动物体之间的中间连接的一部分。在一些实施例中，阻尼元件可以是振动阻尼系统。振动阻尼系统可以被配置为将连接器和直接或间接连接到连接器的元件(例如，稳定单元，有效载荷等)与可移动物体的振动运动隔离。振动阻尼系统可以被配置为减少可移动物体在连接器上的振动的效应。这可以致使大于或等于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％的减少。在一些情况下，振动阻尼系统可以被配置为将载具的高频振动(例如，大于2Hz、3Hz、5Hz、10Hz、
20Hz、30Hz、40Hz、或者50Hz)的效应减少或移除如本文所述的任何量。振动阻尼系统可以稳定稳定单元、有效载荷和/或可移动物体。

[0121] 在一些情况下，振动阻尼系统可以包括多个弹性体，该多个弹性体被配置为稳定有效载荷、稳定单元和/或可移动物体。例如，可以提供一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个环形弹性体。环形弹性体可以将可移动物体连接到被配置为直接连接到连接器的刚性框架。振动阻尼器可以用于支撑连接器，因为该术语已经在全文中被使用。例如，振动阻尼器可以支撑连接器(例如，以及有效载荷)的重量。例如，振动阻尼器可以将连接器保持在适当位置。在一些情况下，振动阻尼系统可以包括弹簧。振动阻尼器可以使由可移动装置诸如UAV的推进单元的操作引起的振动运动(例如，摇动)最小化。例如，振动阻尼器可以吸收产生的振动能量(例如，动能)并将其转换成热能，从而稳定系统(例如，UAV、稳定单元和/或有效载荷)。

[0122] 在一些情况下，成像装置可以是UAV的视觉传感器，并且成像装置可以与装载在UAV上或远离UAV的一个或多个处理器通信。成像装置可以与UAV或UAV的远程控制器通信。在一些情况下，成像装置可以与显示器通信。

[0123] 显示器可以被配置为显示由成像装置捕获的图像。在一些情况下，显示器可以由成像装置包括。例如，显示器可以与成像装置的壳体一体地形成。在一些情况下，显示器可以位于UAV的远程控制器处。通信可以是单向通信，使得可以在仅一个方向上传输数据。例如，单向通信可以仅涉及成像装置将图像数据传输到显示器、UAV、远程控制器，或反之亦然。替代性地，通信可以是双向通信，使得可以在可移动物体、远程控制器、显示器与成像装置之间在两个方向上传输数据。单向或双向通信可以涉及将来自UAV、远程控制器或显示器的通信系统的一个或多个发射器的数据传输到成像装置的通信单元的一个或多个接收器，并且反之亦然。通信单元可以是不由承载件支撑的非光学部件。替代性地或另外，通信单元可以由承载件支撑。

[0124] 成像装置可以将图像数据传输到远程控制器。可以借助于装载在成像装置上的发射器无线地传输图像数据。可以使用直接通信将图像数据传输到远程控制器。可以在可移动物体/成像装置和远程控制器之间提供直接通信。直接通信可以在不需要任何中间装置或网络的情况下发生。可以使用间接通信将图像数据传输到远程控制器。可以在可移动物体/成像装置和远程控制器之间提供间接通信。间接通信可以借助于一个或多个中间装置或网络发生。例如，间接通信可以利用电信网络。可以借助于一个或多个路由器、通信塔、卫星或任何其他中间装置或网络来执行间接通信。通信类型的示例可以包括但不限于：经由因特网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、蓝牙、近场通信(NFC)技术、基于移动数据协议诸如通用分组无线电服务(GPRS)、GSM、增强型数据GSM环境(EDGE)、3G、4G或长期演进(LTE)协议的网络、红外(IR)通信技术和/或Wi-Fi的通信，并且可以是无线的、有线的或它们的组合。替代性地，成像装置可以向可移动物体和/或承载件提供图像数据。可以经由有线或无线连接提供图像数据。可移动物体和/或承载件又可以将图像数据传输到远程控制器。

[0125] 承载件可以包括被配置为致动光学组件的移动的一个或多个致动器。在一些实施例中，一个或多个致动器可以包括单轴马达。在一些实施例中，承载件可以是布置在摄像机壳体内的球接头云台。在一些实施例中，承载件可以包括球形马达组件。球形马达可以被配置为使光学组件绕一个或多个转动轴线转动。球形马达可以绕多个轴线转动。球形马达可以全方向地转动。球形马达可以包括球形定子和球形转子。球形转子能够相对于球形定子移动。在一些情况下，光学组件可以联接到球形转子。在一些情况下，光学组件可以联接到球形定子。

[0126] 球形马达组件可以使用不同类型的驱动技术。例如，马达由压电致动器驱动。球形马达可以包括球形定子和多个压电致动器，并且马达由摩擦驱动力驱动。在另一示例中，马达由电磁永磁体驱动。各种其他驱动机构可以用于致动球形马达。例如，球形致动器可以通过使用以并联机构的方式的多个单轴转动马达和线的机械手段进行驱动。致动器和定子可以接触或可以不接触。

[0127] 图6示出了包括由球形马达致动的承载件的成像装置600的示例性实施例。成像装置600可以包括布置在成像装置的壳体605内部的承载件601。壳体可以是与本文其他地方描述的相同的壳体。光学组件603可以由承载件601支撑。一个或多个非光学部件可以不由承载件支撑。

[0128] 承载件可以包括球形云台。球形云台可以被配置为使光学组件绕一个或多个转动轴线转动。在一些实施例中，作为整体的成像装置或者成像装置的壳体不被配置为相对于外部物体诸如其附接到的可移动物体转动。在替代性实施例中，成像装置的壳体可以经由至少一个马达联接到另一个可移动物体。壳体可以被配置为相对于可移动物体绕至少一个转动轴线转动。在示例性实施例中，球形马达由电磁力驱动。除电磁体球形马达之外，球形马达还可以是超声球形马达、球形步进马达和球形感应马达。

[0129] 光学组件可以附接到球形马达的转子。图7示出了由球形马达700支撑的光学组件710。球形马达可以至少包括定子701和转子703。光学组件可以刚性地联接到转子。光学组件可以包括一个或多个透镜711以及一个或多个图像传感器715。在一些情况下，图像传感器可以设置在电路板上。电路板可以由基板支架717支撑。电路板可以包括多个电子元件，该多个电子元件被配置为处理由图像传感器捕获的信号。在一些情况下，电路板的输出数据(图像数据)可以被传输到非光学部件中的至少一个非光学部件诸如处理器，以进行进一步的数据处理。

[0130] 在一些情况下，光学组件可以包括影响由图像传感器捕获的光或光子的其他部件，诸如滤波器、虹膜、聚光器等。光学组件还可以包括用于各种光学功能诸如变焦的元件。例如，光学组件可以包括一个或多个马达，以用于沿着光轴(主轴)调整一个或多个透镜、光学部件与图像传感器之间的距离。光学组件可以与图3中描述的相同。

[0131] 在一些实施例中，一个或多个透镜711可以由透镜镜筒支撑。一个或多个透镜可以部分地封闭在透镜镜筒713中。例如，透镜中的一个或多个透镜可以由联接到透镜镜筒的支架支撑。在其他情况下，一个或多个透镜可以被完全封闭在透镜镜筒内。

[0132] 在一些实施例中，透镜镜筒713可以联接到球形马达的转子。透镜镜筒可以刚性地附接到球形马达的转子。透镜镜筒可以直接联接到转子。透镜镜筒可以经由附接的连接元件联接到转子。透镜镜筒可以可释放地联接到转子。透镜镜筒可以与转子一体地形成。透镜镜筒可以不相对于其联接的转子移动。透镜镜筒可以直接或间接地固定到转子上。在所描绘的示例性配置中，转子可以经由滚珠轴承的内环与透镜镜筒直接接触。在其他情况下，透镜镜筒可以经由任何其他合适的结构固定地附接到转子。在一些情况下，当透镜镜筒附接到云台框架时，可以关于一个、两个、三个或更多个转动轴线稳定透镜镜筒的移动。

[0133] 在一些实施例中，图像传感器715可以设置在电路板上，上述两者都由透镜镜筒支撑。替代性地，图像传感器可以不设置在外部电路板上。电路板或图像传感器可以由基板支架717支撑。基板支架可以联接到透镜镜筒。在一些情况下，基板支架可以固定到透镜镜筒。基板支架可以与透镜镜筒一体地形成。基板支架可以或可以不刚性地附接到转子。

[0134] 在示例性配置中，基板支架717可以刚性地联接到转子703。转子可以致动光学组件经由基板支架、透镜镜筒以及一个或多个其他支撑部件绕一个或多个轴线转动。例如，一个或多个透镜可以由透镜承载件719支撑，该透镜承载件又联接到透镜镜筒。在一些情况下，基板支架和透镜承载件可以被配置为沿着光轴相对于彼此移动，使得可以调整一个或多个透镜与图像传感器的距离。可以控制一个或多个透镜与图像传感器之间的距离变化以实现光学功能诸如变焦。在一些情况下，图像传感器或电路板能够沿着光轴移动，以调整图像传感器与一个或多个透镜的距离。在一些情况下，图像传感器/电路板和透镜承载件都能够沿着光轴移动，以调整图像传感器与一个或多个透镜之间的距离。

[0135] 在一些情况下，透镜镜筒可以刚性地附接到球形马达的转子，并且基板支架能够相对于转子移动。在一些情况下，基板支架刚性地附接到球形马达的转子，并且透镜承载件可相对于转子移动。在一些情况下，透镜镜筒和基板支架都可以刚性地附接到球形马达的转子。

[0136] 应该注意，球形马达的转子和定子是关于彼此的相对概念。在所描绘的配置中，光学组件附接到球形马达的内部可移动部分(转子)，并且球形马达的外部可移动部分附接到壳体(定子)。替代性地，球形的内部可移动部分可以包括合适的结构诸如轴，以允许壳体刚性地联接到转子，并且光学组件刚性地联接到球形马达的定子。

[0137] 可以允许光学组件相对于壳体移动。可以许可光学组件关于壳体具有绕一个、两个或三个轴线的转动运动。由承载件支撑的光学组件能够相对于摄像机壳体内的一个或多个非光学部件绕一个或多个转动轴线转动。承载件的球形马达可以允许光学组件绕多个轴线移动。光学组件能够相对于非光学部件或壳体绕下述轴线中的至少一个轴线转动：偏航轴线730和俯仰轴线731。光学组件可以相对于非光学部件或壳体绕下述轴线中的至少两个轴线转动：偏航轴线、俯仰轴线和滚转轴线733。转动轴线中的两个或更多个转动轴线可以彼此正交(例如，滚转轴线、俯仰轴线、偏航轴线)。转动轴线中的两个或更多个转动轴线可以彼此不正交(例如，绕球形表面移动)。

[0138] 可以控制或可以不控制壳体相对于成像装置附接到的可移动物体移动。因此，一个或多个非光学部件可以或可以不相对于可移动物体移动。一个或多个非光学部件可以附接到壳体的内表面，使得一个或多个非光学部件可以相对于壳体是静止的。在一些实施例中，壳体可以被配置为相对于基部支撑件绕一个或多个轴线转动。因此，可以控制一个或多个非光学部件相对于基部支撑件绕一个或多个轴线转动。用于致动壳体的方法在本文其他地方描述。壳体的转动轴线可以或可以不与球形马达的转动轴线正交。例如，球形马达可以被配置为使光学组件绕俯仰轴线和滚转轴线转动，并且壳体可以被配置为绕偏航轴线转动。替代性地，球形马达可以被配置为使光学组件绕三个转动轴线(例如，滚转、俯仰、偏航轴线)转动，并且壳体被配置为绕与承载件的转动轴线平行的轴线(例如，滚转轴线)转动。

[0139] 图8示出了图7所示的示例性实施例的另一视图。光学组件的主轴可以或可以不与球形马达的转动轴线对准。在该示例中，光学组件的主轴可以与(垂直于纸张的)滚转轴线对准。承载件可以包括球形马达和用于将马达联接到壳体的附加部件。附加部件可以被配置为支撑球形马达的转子。附加部件可以至少包括一个或多个支撑构件和轴。在示例性配置中，球形马达可以被配置为使光学组件绕三个轴线(例如，滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴线)转动。球形马达可以由包括联接到俯仰轴803和轴承805的支撑构件801的俯仰轴线组件、包括联接到滚转轴线和轴承808的支撑构件807的滚转轴线组件、包括联接到偏航轴811和轴承809的支撑构件813的偏航轴线组件支撑。在一些情况下，多个附加部件可以用作导轨。例如，一个或多个编码器或位置传感器可以附接到与每个转动轴线相关联的部件，以用于检测转子相对于转动轴线的角位置或转动移动。

[0140] 球形马达可以由本文其他地方描述的各种机构驱动。例如，球形马达可以由电磁力驱动。替代性地，球形马达可以是超声球形马达、球形步进马达、球形感应马达和超声压电马达。球形马达可以采用多种形式，其包括但不限于感应、直流、步进、可变磁阻和超声马达。图9示出了由用于支撑光学组件的电磁球形马达致动的承载件。球形马达可以包括定子903和转子905。马达可以是例如永磁球形马达。转子可以被致动以通过电磁力相对于定子移动。例如，多个永磁极可以分布在定子和转子上，以用于产生磁场以驱动转子的转动移动。定子上的电磁体可以被激励成北极或南极磁极，以便使转子以期望的角速度转动。在一些情况下，定子可以刚性地联接到成像装置的壳体，并且转子可以联接到光学组件。替代性地，定子可以刚性地联接到光学组件，并且转子联接到壳体。

[0141] 在一些实施例中，球形马达可以由多个压电致动器驱动。压电致动器可以被配置为关于球形马达的定子绕一个或多个轴线移动转子。转子可以是框架。转子可以固定到被配置为支撑有效载荷的框架。有效载荷可以包括待稳定的光学组件。致动器可以与球形定子接触，使得可以产生摩擦力以驱动框架和光学组件关于最多三个转动度移动。球形马达组件可以基于超声技术。在一些实施例中，球形定子和多个致动器被称为球形超声马达。在一些情况下，没有中间运动传递(例如，齿轮系)来将发动机的运动传递到输出装置，使得球形超声马达组件可以具有提高的功率效率。超声马达可以具有高输出扭矩而没有用于制动的减速齿轮和保持扭矩。直驱马达的使用提供了降低的能耗，同时允许连续控制马达速度。因此，可以快速调整成像装置的指向方向(例如，指向移动目标)。在一些情况下，可以保持成像装置的预定位置或姿势。此外，可以稳定成像装置抵抗由可移动物体或其他外部因素引起的不希望的移动诸如振动或摇动。

[0142] 在一些实施例中，成像装置的壳体内的承载件可以是球形马达，该球形马达包括定子、框架和多个致动器。框架被配置为经由多个压电致动器相对于定子绕一个或多个转动轴线转动，该压电致动器连接框架和定子和框架。

[0143] 在一些实施例中，压电致动器可以是可以由电压(例如，AC电压)供电的压电振动器元件。输入电压可以是超声频率或接近超声频率。例如，输入电压的频率可以是相同的或高于0.1k Hz、0.5k Hz、1k Hz、10k Hz、20k Hz、25k Hz、30k Hz、40k Hz、50k Hz等。致动器和球形定子相对于彼此的位置和角速度可以由输入电压诸如相位差或相移、电压的频率或它们的组合进行控制。当AC电压施加到压电致动器时，可能产生驻波。压电致动器元件可以根据极方向膨胀或收缩。行波可以通过两个静止波的组合来抵消。压电致动器可以通过与定子接触将能量传递到球形定子。输入信号的各种特性诸如幅度、相移、频率等可以用于控制致动器。

[0144] 超声马达的位置、产生的扭矩和/或角速度可以通过输入电压的相位差和/或驱动频率以及其他因素诸如幅度进行控制。例如，超声马达的位置控制或扭矩控制可以通过可变相位和固定频率、固定相位和可变频率以及可变相位和可变频率进行控制。

[0145] 在一些实施例中，框架的角速度矢量可以由多个压电致动器的角速度矢量确定。压电致动器的角速度矢量可以沿三个正交轴线。角速度矢量(即，框架的角速度)的合成可以由正交坐标轴中的分量表示。框架的角速度可以由三个正交方向上的三个分量表示，因此框架可以绕这些轴线以三个自由度转动。在一些实施例中，框架的转动移动可以关于三个轴线(例如，滚转、俯仰和偏航轴线)。替代性地，框架的移动可以是绕滚转轴线和俯仰轴线或者单个轴线。在一些实施例中，可以控制球形马达绕滚转轴线、俯仰轴线和偏航轴线移动。绕每个轴线的转动移动可以是任何方向上的任何范围。范围可以是有限的角度范围。替代性地，转动移动可以是绕定子的球形表面的绕转路径。

[0146] 可以控制球形马达绕一个或多个轴线转动。一个或多个传感器可以被配置为检测球形马达的角位置或角速度。一个或多个传感器可以附接到球形马达。一个或多个传感器可以包括角位置或角度转动传感器。角位置或角度转动传感器诸如编码器可以用于检测转子相对于定子的相对位置。角位置或角度转动传感器可以用于检测光学组件相对于壳体的相对角位置。例如，三维磁场传感器或三维光学编码器被配置为检测用于驱动光学组件相对于壳体的转动移动的转子的转动位置。传感器可以是例如三维霍尔效应传感器901。传感器可以位于定子处。传感器可以位于转子处。传感器可以位于转子和定子之间的交界面处。

[0147] 在一些情况下，用于检测转子的转动位置的传感器可以位于一个或多个导轨处。一个或多个传感器可以位于每个导轨处，以用于检测与每个转动轴线相关联的移动。一个或多个传感器可以包括例如磁场传感器或光学编码器。

[0148] 在其他情况下，可以使用两个或更多个位置或运动传感器来检测转子的转动位置。两个或更多个位置或运动传感器可以位于光学组件/转子和定子/壳体处。一个或多个传感器可以包括被配置为检测或获得与光学组件和壳体相关联的运动和位置信息的传感器。运动和位置信息可以包括光学组件所经历的速度、取向、姿态、加速度、位置和/或任何其他物理状态。一个或多个传感器可以包括惯性测量构件，该惯性测量构件包括一个或多个陀螺仪、速度传感器、加速度计、磁力计。这里可以使用惯性传感器来指代运动传感器(例如，速度传感器、加速度传感器诸如加速度计)、取向传感器(例如，陀螺仪、倾斜仪)或者具有一个或多个集成的运动传感器和/或一个或多个集成的取向传感器的IMU。在示例中，成像装置可以包括附接到光学组件的惯性传感器和附接到壳体的惯性传感器。两个惯性传感器可共同提供光学组件相对于壳体的相对位置。在另一示例中，用于测量壳体的位置或姿态的第二惯性传感器可以设置在成像装置附接到的可移动物体上(例如，UAV)。替代性地，可以在光学组件上设置单个惯性传感器，并且可以关于固定参考系(例如，地面参考系)控制或稳定光学组件的姿态或取向。

[0149] 在一些实施例中，球形马达可以通过各种其他技术诸如超声波驱动。球形马达可以包括用于驱动转子的转动移动的多个压电致动器。压电致动器可以是可以由电压(例如，AC电压)供电的压电振动器元件。输入电压可以是超声频率或接近超声频率。例如，输入电压的频率可以是相同的或高于0.1k Hz、0.5k Hz、1k Hz、10k Hz、20k Hz、25k Hz、30k Hz、40k Hz和50k Hz。致动器和球形定子相对于彼此的位置和角速度可以由输入电压诸如相位差或相移、电压的频率或它们的组合进行控制。当AC电压施加到压电致动器时，可能产生驻波。压电致动器元件可以根据极方向膨胀或收缩。行波可以通过两个静止波的组合来抵消。
压电致动器可以通过与定子接触将能量传递到球形定子。输入信号的各种特性诸如幅度、相移、频率可以用于控制致动器。

[0150] 超声马达的位置、产生的扭矩和/或角速度可以通过输入电压的相位差和/或驱动频率以及其他因素诸如幅度进行控制。例如，超声马达的位置控制或扭矩控制可以通过可变相位和固定频率、固定相位和可变频率以及可变相位和可变频率进行控制。

[0151] 成像装置可以由可移动物体、生物体或静止物体承载。可移动物体包括飞行器、陆基载具或手持式底座。

[0152] 例如，成像装置可以允许人承载成像装置。成像装置可以包括用于人抓握或握持的任何形状或结构。成像装置可以许可人相对于光学组件从各种位置承载或握持摄像机，诸如成像装置的上方、下方或后方。握持手持支撑件的人可能在或可能不在运动。

[0153] 在一些实施例中，成像装置可以包括基部支撑件，该基部支撑件被配置为允许稳定单元由可移动物体承载。例如，可以许可成像装置由机动或非机动载具诸如自行车承载。载具可以处于具有大范围的移动、振动和/或快速移动的运动中。在一些情况下，成像装置可以不包括将成像装置的壳体附接到可移动物体的联接手段。在一些情况下，成像装置可以包括联接手段，而不需要用于将成像装置附接到可移动物体的工具。当成像装置由可移动物体经由基部支撑件承载时，在成像装置的壳体和可移动物体之间可能存在或可能不存在相对移动。

[0154] 在一些实施例中，基部支撑件可以包括安装组件。安装组件可以使成像装置能够联接到具有用于接收安装组件的互补部分的载具。在一些情况下，经由安装组件的联接可能不需要使用工具。在一些情况下，一旦联接，安装组件可以相对于联接的可移动物体固定。在其他情况下，可以允许安装组件移动，诸如相对于联接的可移动物体绕偏航轴线转动。

[0155] 在一些实施例中，成像装置的壳体可以经由至少一个马达联接到可移动物体。可以控制整个成像装置相对于可移动物体移动。这里描述的成像装置可以安装到各种各样的物体上。物体可以是静止的，诸如摄像机三脚架。物体可以是可移动物体。如前文所述，本文对飞行器的任何描述可以适用于并且用于任何可移动物体。本发明的可移动物体可以被配置为在任何合适的环境中移动，诸如在空气中(例如，固定翼航空器、转动翼航空器或者既没有固定翼也没有转动翼的航空器)、在水中(例如，船舶或潜水艇)、在地面上(例如，机动载具，诸如汽车、卡车、公共汽车、货车、摩托车；可移动的结构或框架，诸如棍子、钓竿；或火车)、在地下(例如，地铁)、在空间中(例如，航天飞机、卫星或探测器)或者这些环境的任何组合。可移动物体可以是载具，诸如本文其他地方描述的载具。在一些实施例中，可移动物体可以安装在生物体上，诸如人或动物。合适的动物可以包括鸟类、犬科动物、猫科动物、马科动物、牛科动物、绵羊科动物、猪科动物、海豚科动物、啮齿动物或昆虫。

[0156] 可移动物体能够关于六个自由度(例如，平移中的三个自由度和转动中的三个自由度)在环境内自由移动。替代性地，可移动物体的移动可以诸如通过预定路径、轨道或取向关于一个或多个自由度受到约束。该移动可以由任何合适的致动机构诸如发动机或马达致动。可移动物体的致动机构可以由任何合适的能量源提供动力，诸如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或它们的任何合适的组合。如本文其他地方所述，可移动物体可以经由推进系统自推进。推进系统可以可选地在能量源上运行，诸如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或它们的任何合适的组合。替代性地，可移动物体可以由生物体承载。

[0157] 在一些情况下，可移动物体可以是载具。合适的载具可以包括水上载具、飞行器、空间载具或者地面载具。例如，飞行器可以是固定翼飞行器(例如，飞机、滑翔机)、转动翼飞行器(例如，直升机、旋翼机)、具有固定翼兼转动翼的飞行器、或者既没有固定翼也没有转动翼的飞行器(例如，飞艇、热气球)。载具可以是自推进的，诸如通过空气、在水上或水中、在空间中、或者在地面上或地下自推进。自推进载具可以利用推进系统，诸如包括一个或多个发动机、马达、轮子、车轴、磁体、转子、螺旋桨、叶片、喷嘴或它们的任何合适的组合的推进系统。在一些情况下，推进系统可以用于使可移动物体能够从表面起飞、降落在表面上、保持其当前定位和/或取向(例如，悬停)、改变取向和/或改变定位。

[0158] 可移动物体可以由用户远程控制或由可移动物体内或可移动物体上的乘员本地控制。在一些实施例中，可移动物体是无人可移动物体，诸如UAV。无人可移动物体诸如UAV可能没有装载在可移动物体上的乘员。可移动物体可以由人或自主控制系统(例如，计算机控制系统)或它们的任何合适的组合进行控制。可移动物体可以是自主或半自主机器人，诸如配置有人工智能的机器人。

[0159] 可移动物体可以具有任何合适的大小和/或尺寸。在一些实施例中，可移动物体的大小和/或尺寸可以使载具内或载具上有人类乘员。替代性地，可移动物体的大小和/或尺寸可以小于能够在载具内或载具上有人类乘员的大小和/或尺寸。可移动物体的大小和/或尺寸可以适合于由人提升或承载。替代性地，可移动物体可以大于适合于由人提升或承载的大小和/或尺寸。

[0160] 在一些实施例中，可移动物体可以相对于由可移动物体承载的载荷较小。载荷可以包括有效载荷和/或承载件，如下面进一步详细描述的。在一些示例中，可移动物体重量与载荷重量的比率可以大于、小于或等于约1∶1。在一些情况下，可移动物体重量与载荷重量的比率可以大于，小于或等于约1∶1。任选地，承载件重量与载荷重量的比率可以大于、小于或等于约1∶1。当需要时，可移动物体重量与载荷重量的比率可以小于或等于：1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶10，或甚至更小。相反，可移动物体重量与载荷重量的比率也可以大于或等于：2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、10∶1或甚至更大。

[0161] 在一些实施例中，可移动物体可以具有低能耗。例如，可移动物体可以使用小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更少。在一些情况下，可移动物体的承载件可以具有低能耗。例如，承载件可以使用小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更少。可选地，可移动物体的有效载荷可以具有低能量消耗，诸如小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更少。

[0162] 图10示出了根据本发明的实施例的无人飞行器(UAV)1000。UAV可以是如本文所述的可移动物体的示例。UAV 1000可以包括具有四个转子1002、1004、1006和1008的推进系统。可以提供任何数量的转子(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个)。无人飞行器的转子、转子组件或其他推进系统可以使无人飞行器能够悬停/保持位置、改变取向和/或改变位置。相对转子的轴之间的距离可以是任何合适的长度1010。例如，长度1010可以小于或等于2m或者小于等于5m。在一些实施例中，长度1010可以在从40cm到1m、从10cm到2m、或者从5cm到5m的范围内。这里对UAV的任何描述可以应用于可移动物体，诸如不同类型的可移动物体，并且反之亦然。

[0163] 如本文所述的成像装置可以由UAV作为有效载荷承载。成像装置可以或可以不经由承载件联接到UAV。成像装置可以设置在UAV的任何部分上，诸如UAV本体外部、UAV本体内部、和/或附接到联接到UAV的承载件。成像装置可以由UAV作为视觉传感器承载。例如，成像装置可以用于通过捕获的图像数据提供UAV的位置或者定位信息。

[0164] 一个或多个控制器可以用于控制姿态或稳定成像装置的光学组件的移动。在一些情况下，成像装置的控制器可以与UAV的一个或多个处理器通信。例如，用户可以经由UAV的一个或多个处理器输入期望的取向或稳定模式。在一些实施例中，用于控制成像装置的承载件的控制器可以位于成像装置的壳体内部。在一些实施例中，用于控制承载件的控制器和用于使壳体转动的致动器可以位于成像装置的壳体内部。在一些实施例中，用于控制承载件的控制器可以位于成像装置的壳体内部，而用于控制用于使壳体转动的致动器的控制器位于UAV处。在一些实施例中，用于控制光学组件的姿态的控制器位于UAV处。

[0165] 在一些实施例中，可移动物体、承载件和有效载荷的移动相对于固定参考系(例如，周围环境)和/或相对于彼此，可以由终端控制。终端可以是在远离可移动物体、承载件和/或有效载荷的位置处的远程控制装置。终端可以设置在支撑平台上或固定到支撑平台。替代性地，终端可以是手持或可穿戴装置。例如，终端可以包括智能电话、平板电脑、笔记本电脑、计算机、眼镜、手套、头盔、麦克风或它们的合适组合。终端可以包括用户接口，诸如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏或显示器。可以使用任何合适的用户输入来与终端交互，诸如手动输入的命令、语音控制、手势控制或定位控制(例如，经由终端的移动、位置或倾斜)。

[0166] 终端可以用于控制可移动物体、承载件和/或有效载荷的任何合适的状态。例如，终端可以用于控制可移动物体、承载件和/或有效载荷相对于固定参考系和/或彼此的定位和/或取向。在一些实施例中，终端可以用于控制可移动物体、承载件和/或有效载荷的各个元件，诸如承载件的致动组件、有效载荷的传感器或有效载荷的发射器。终端可以包括适于与可移动物体、承载件或有效载荷中的一者或多者通信的无线通信装置。

[0167] 终端可以包括用于查看可移动物体、承载件和/或有效载荷的信息的合适的显示单元。例如，终端可以被配置为显示可移动物体、承载件和/或有效载荷关于位置、平移速度、平移加速度、取向、角速度、角加速度或它们的任何合适的组合的信息。在一些实施例中，终端可以显示由有效载荷提供的信息，例如由功能有效载荷提供的数据(例如，由摄像机或其他图像捕获装置记录的图像)。

[0168] 可选地，同一终端可以既控制可移动物体、承载件和/或有效载荷或者可移动物体、承载件和/或有效载荷的状态又接收和/或显示来自可移动物体、承载件和/或有效载荷的信息。例如，终端可以控制有效载荷相对于环境的定位，同时显示由有效载荷捕获的图像数据或者关于有效载荷的定位的信息。替代性地，不同的终端可以用于不同的功能。例如，第一终端可以控制可移动物体、承载件和/或有效载荷的移动或状态，而第二终端可以接收和/或显示来自可移动物体、承载件和/或有效载荷的信息。例如，第一终端可以用于控制有效载荷相对于环境的定位，而第二终端显示由有效载荷捕获的图像数据。在可移动物体和既控制可移动物体又接收数据的集成的终端之间或者在可移动物体和既控制可移动物体又接收数据的多个终端之间可以利用各种通信模式。例如，在可移动物体和既控制可移动物体又接收来自可移动物体的数据的终端之间可以形成至少两种不同的通信模式。

[0169] 图11示出了根据实施例的包括承载件1102和有效载荷1104的可移动物体1100。尽管可移动物体1100被描绘为航空器，但是该描绘并非意图是限制性的，并且如本文先前所述，可以使用任何合适类型的可移动物体。本领域的技术人员将理解，本文在航空器系统的背景下描述的实施例中的任何实施例都可以应用于任何合适的可移动物体(例如，UAV)。在一些情况下，有效载荷1104可以在不需要承载件1102的情况下设置在可移动物体1100上。可移动物体1100可以包括推进机构1106、感测系统1108和通信系统1110。如本文所述的成像装置可以被包括在有效载荷中。在这种情况下，成像装置可以经由承载件(例如，云台)联接到UAV。替代性地，可以在不使用外部承载件的情况下将成像装置设置在UAV上。

[0170] 如前文所述，推进机构1106可以包括转子、螺旋桨、叶片、发动机、马达、轮子、车轴、磁体或喷嘴中的一者或多者。例如，推进机构1106可以是自紧式转子、转子组件或其他转动推进单元，如本文其他地方所公开的。可移动物体可以具有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、或者四个或更多个推进机构。推进机构可以全都是相同类型的。替代性地，一个或多个推进机构可以是不同类型的推进机构。如本文其他地方所述，可以使用任何合适的手段诸如支撑元件(例如，驱动轴)将推进机构1106安装在可移动物体1100上。推进机构1106可以安装在可移动物体1100的任何合适的部分上，诸如安装在顶部、底部、前面、后面、侧面或它们的合适的组合上。

[0171] 在一些实施例中，推进机构1106可以使可移动物体1100能够从表面竖直起飞或竖直着陆在表面上，而不需要可移动物体1100的任何水平移动(例如，不用沿着跑道行进)。可选地，推进机构1106可以是可操作的以许可可移动物体1100在指定定位和/或取向处悬停在空中。推进机构1100中的一个或多个推进机构可以独立于其他推进机构被控制。替代性地，推进机构1100可以配置为被同时控制。例如，可移动物体1100可以具有可以为可移动物体提供升力和/或推力的多个水平取向的转子。可以致动多个水平取向的转子以向可移动物体1100提供竖直起飞、竖直着陆和悬停能力。在一些实施例中，水平取向的转子中的一个或多个转子可以在顺时针方向上旋转，而水平转子中的一个或多个转子可以在逆时针方向上旋转。例如，顺时针转子的数量可以等于逆时针转子的数量。水平取向的转子中的每个转子的转动速率可以独立地变化，以便控制由每个转子产生的升力和/或推力，从而调整可移动物体1100的空间部署、速度和/或加速度(例如，关于最多三个平移度和最多三个转动度)。

[0172] 感测系统1008可以包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器可以感测可移动物体1100的空间部署、速度和/或加速度(例如，关于最多三个平移度和最多三个转动度)。一个或多个传感器可以包括全球定位系统(GPS)传感器、运动传感器、惯性传感器、接近传感器或图像传感器。由感测系统1108提供的感测数据可以用于控制可移动物体1100的空间部署、速度和/或取向(例如，如下所述，使用合适的处理单元和/或控制模块)。替代性地，感测系统1108可以用于提供关于可移动物体周围环境的数据，诸如天气状况、与潜在障碍物的接近度、地理特征的位置、人造结构的位置等。

[0173] 通信系统1110使得能够经由无线信号1116与具有通信系统1114的终端1112进行通信。通信系统1110、1114可以包括适合于无线通信的任何数量的发射器、接收器和/或收发器。通信可以是单向通信，使得可以仅在一个方向上传输数据。例如，单向通信可以仅涉及可移动物体1100将数据传输到终端1112，或反之亦然。数据可以从通信系统1110的一个或多个发射器传输到通信系统1112的一个或多个接收器，或反之亦然。替代性地，通信可以是双向通信，使得可以在可移动物体1100和终端1112之间在两个方向上传输数据。双向通信可以涉及将数据从通信系统1110的一个或多个发射器传输到通信系统1114的一个或多个接收器，并且反之亦然。

[0174] 在一些实施例中，终端1112可以向可移动物体1100、承载件1102和有效载荷1104中的一者或多者提供控制数据，并从可移动物体1100、承载件1102和有效载荷1104中的一者或多者接收信息(例如，可移动物体、承载件或有效载荷的定位和/或运动信息；由有效载荷感测的数据，诸如由有效载荷摄像机捕获的图像数据)。在一些情况下，来自终端的控制数据可以包括用于可移动物体、承载件和/或有效载荷的相对定位、移动、致动或控制的指令。例如，控制数据可以引起对可移动物体的位置和/或取向的修改(例如，经由推控制进机构1106)，或者有效载荷关于可移动物体的移动(例如，经由控制承载件1102)。来自终端的控制数据可以引起对有效载荷的控制，诸如对摄像机或其他图像捕获装置的操作的控制(例如，拍摄静止或移动图片、放大或缩小、开机或关机、切换成像模式、改变图像分辨率、改变焦距、改变景深、改变曝光时间、改变视角或视场)。在一些情况下，来自可移动物体、承载件和/或有效载荷的通信可以包括来自(例如，有效载荷1104的感测系统1108的)一个或多个传感器的信息。通信可以包括来自一个或多个不同类型的传感器(例如，GPS传感器、运动传感器、惯性传感器、接近传感器或图像传感器)的感测信息。此类信息可以涉及可移动物体、承载件和/或有效载荷的定位(例如，位置，取向)、移动或加速度。来自有效载荷的此类信息可以包括由有效载荷捕获的数据或有效载荷的感测状态。由终端1112传输的控制数据可以被配置为控制可移动物体1100，承载件1102或有效载荷1104中的一个或多个的状态。替代性地或组合地，承载件1102和有效载荷1104也可以各自包括被配置为与终端1112通信的通信模块，使得终端可以独立地与可移动物体1100、承载件1102和有效载荷1104中的每一者通信并对其进行控制。

[0175] 在一些实施例中，可移动物体1100可以被配置为与作为对终端1112的补充或代替终端1112的另一远程装置通信。终端1112还可以被配置为与另一远程装置以及可移动物体1100通信。例如，可移动物体1100和/或终端1112可以与另一可移动物体或另一可移动物体的承载件或有效载荷通信。当需要时，远程装置可以是第二终端或其他计算装置(例如，计算机、膝上型电脑、平板电脑、智能电话或其他移动装置)。远程装置可以被配置为将数据传输到可移动物体1100、从可移动物体1100接收数据、将数据传输到终端1112、和/或从终端
1112接收数据。可选地，远程装置可以连接到因特网或其他电信网络，使得从可移动物体
1100和/或终端1112接收的数据可以被上载到网站或服务器。

[0176] 虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是对于本领域的技术人员而言明显的是，仅以举例的方式提供这些实施例。在不脱离本发明的情况下，本领域的技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。应该理解，本文所描述的本发明的实施例的各种替代方案可以用于实践本发明。本文描述的实施例的许多不同的组合是可能的，并且这些组合被认为是本公开内容的一部分。另外，结合本文中的任何一个实施例讨论的所有特征可以容易地适用于本文的其他实施例。所附权利要求意图将本发明的范围以及方法和结构限定在这些权利要求及其由此被覆盖的等同物的范围内。

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