用于平衡变焦镜头的重心的系统的制作方法

本专利文献的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。当在美国专利商标局的专利文件或记录中出现时，版权所有者并不反对对该专利文献或该专利公开内容中的任一者进行传真复制，然而在别的方面保留全部版权权利。所公开的实施例总体上涉及成像装置，并且更具体但非排他地，涉及镜头系统和包含该镜头系统的成像系统。
背景技术：
：空中成像近年来已得到普及。在典型的空中成像系统中，成像装置通过云台与飞行器连接。成像装置还可包括用于捕获各种距离场景的图像的变焦镜头(或镜筒)。变焦镜头通常由多个镜头组组成。镜头组在变焦镜头放大或缩小时移动，从而导致镜头组之间的相对位置变化。多个镜头组的相对位置变化可引起多个镜头组的重心移位，从而导致镜筒的重心移位。镜筒重心的移位可能成为例如云台的支撑机构的一个问题。镜筒重心的移位可能导致云台不受控制的运动，例如云台的俯仰。因此，当成像装置与云台连接时，可能需要平衡重心。现有的用于平衡镜头组的重心的方法需要至少一个附加的平衡配重，这需要至少一个专用电机用于响应镜头组的运动来操作平衡配重。现有的方法具有缺点，例如平衡配重可能成为云台的额外负担。此外，专用电机会增加系统的复杂性和功耗。鉴于上述原因，需要一种用于平衡具有镜筒的现有部件的镜头组的重心的系统。技术实现要素：根据本文公开的第一方面，提出了一种镜筒，其包括：一个或多个可移动镜头组；以及凸轮筒，其与一个或多个可移动镜头组相关联，并被配置为平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的镜筒的一个示例性实施例中，凸轮筒响应于一个或多个可移动镜头组的运动而移动。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒移动以消除由一个或多个可移动镜头组的运动产生的重心的移位。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒移动以产生沿着镜筒的光轴的第一扭矩变化，第一扭矩变化消除由一个或多个可移动镜头组的运动产生的沿着光轴的第二扭矩变化。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，第一扭矩变化消除一个或多个可移动镜头组的扭矩变化的总和。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒沿着光轴在与一个或多个可移动镜头组的重心的移位的第二方向相反的第一方向上移动。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒在一个或多个可移动镜头组相对于彼此移动时平衡重心。所公开的镜筒的示例性实施例还包括与凸轮筒的内表面相关联的固定筒。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，固定筒包括至少一个凹槽或至少一个突出部以与凸轮筒配合。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，固定筒与凸轮筒配合用于引导凸轮筒沿着光轴移动。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒包括至少一个突出部或至少一个凹槽。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒的至少一个突出部或至少一个凹槽与固定筒的至少一个凹槽或至少一个突出部配合。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒将一个或多个可移动镜头组的重心的移位保持在预定范围内。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，预定范围是镜筒的长度的预定百分比的范围。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，预定百分比小于或等于百分之三十。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒由塑料材料或金属材料形成。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，凸轮筒被机械地或电子地操作。所公开的镜筒的示例性实施例还包括与凸轮筒相关联的用于操作凸轮筒的电机。所公开的镜筒的示例性实施例还包括与镜筒相关联的外部配重。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，外部配重与凸轮筒配合以平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，一个或多个可移动镜头组的运动设计为用于镜筒的变焦。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，一个或多个可移动镜头组包括第一镜头组、第二镜头组和第三镜头组中的至少一个。在所公开的镜筒的另一示例性实施例中，一个或多个镜头组的重心的移位在沿着光轴的选定位置处被平衡。根据本文公开的另一方面，提出了一种成像装置，其包括：本体；以及镜筒，其与本体连接并且包括：一个或多个可移动镜头组；以及凸轮筒，其与一个或多个可移动镜头组相关联并被配置为平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的成像装置的一个示例性实施例中，凸轮筒响应于一个或多个可移动镜头组的运动而移动。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒移动以消除由一个或多个可移动镜头组的运动产生的重心的移位。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒移动以产生沿着镜筒的光轴的第一扭矩变化，其中第一扭矩变化消除由一个或多个可移动镜头组的运动产生的沿着光轴的第二扭矩变化。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，第一扭矩变化消除一个或多个可移动镜头组的扭矩变化的总和。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒沿着光轴在与一个或多个可移动镜头组的重心移位的第二方向相反的第一方向上移动。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒在一个或多个可移动镜头组相对于彼此移动时平衡重心。所公开的成像装置的示例性实施例还包括与凸轮筒的内表面相关联的固定筒。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，固定筒包括至少一个凹槽或至少一个突出部以与凸轮筒配合。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，固定筒与凸轮筒配合用于引导凸轮筒沿着光轴移动。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒包括至少一个突出部或至少一个凹槽。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒的至少一个突出部或至少一个凹槽与固定筒的至少一个凹槽或至少一个突出部配合。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒将一个或多个可移动镜头组的重心的移位保持在预定范围内。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，预定范围是镜筒的长度的预定百分比的范围。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，预定百分比小于或等于百分之三十。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒由塑料材料或金属材料形成。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，凸轮筒被机械地或电子地操作。所公开的成像装置的示例性实施例还包括与凸轮筒相关联的用于操作凸轮筒的电机。所公开的成像装置的示例性实施例还包括与镜筒相关联的外部配重。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，外部配重与凸轮筒配合以平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，一个或多个可移动镜头组的运动设计为用于镜筒的变焦。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，一个或多个可移动镜头组包括第一镜头组、第二镜头组和第三镜头组中的至少一个。在所公开的成像装置的另一示例性实施例中，一个或多个镜头组的重心的移位在沿光轴的选定位置处被平衡。根据本文公开的另一方面，提出了一种无人机(“uav”)，其包括：第一机体；以及成像装置，其与第一机体连接并且包括：第二本体；以及镜筒，其与第二本体连接并且包括：一个或多个可移动镜头组；以及凸轮筒，其与一个或多个可移动镜头组相关联，并被配置为平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的uav的一个示例性实施例中，凸轮筒响应于一个或多个可移动镜头组的运动而移动。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒移动以消除由一个或多个可移动镜头组的运动产生的重心的移位。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒移动以产生沿着光轴的第一扭矩变化，其中第一扭矩变化消除由一个或多个可移动镜头组的运动产生的沿着光轴的第二扭矩变化。在所公开的uav的另一示例性实施例中，第一扭矩变化消除一个或多个可移动镜头组的扭矩变化的总和。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒沿着光轴在与一个或多个可移动镜头组的重心的移位的第二方向相反的第一方向上移动。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒在一个或多个可移动镜头组相对于彼此移动时平衡重心。所公开的uav的另一示例性实施例还包括与凸轮筒的内表面相关联的固定筒。在所公开的uav的另一示例性实施例中，固定筒包括至少一个凹槽或至少一个突出部以与凸轮筒配合。在所公开的uav的另一示例性实施例中，固定筒与凸轮筒配合用于引导凸轮筒沿着光轴移动。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒包括至少一个突出部或至少一个凹槽。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒的至少一个突出部或至少一个凹槽与固定筒的至少一个凹槽或至少一个突出部配合。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒将一个或多个可移动镜头组的重心的移位保持在预定范围内。在所公开的uav的另一示例性实施例中，预定范围是镜筒的长度的预定百分比的范围。在所公开的uav的另一示例性实施例中，预定百分比小于或等于百分之三十。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒由塑料材料或金属材料形成。在所公开的uav的另一示例性实施例中，凸轮筒被机械地或电子地操作。所公开的uav的示例性实施例还包括与凸轮筒相关联的用于操作凸轮筒的电机。所公开的uav的示例性实施例还包括与镜筒相关联的外部配重。在所公开的uav的另一示例性实施例中，外部配重与凸轮筒配合以平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的uav的另一示例性实施例中，一个或多个可移动镜头组的运动设计为用于镜筒的变焦。在所公开的uav的另一示例性实施例中，一个或多个可移动镜头组包括第一镜头组、第二镜头组和第三镜头组中的至少一个。在所公开的uav的另一示例性实施例中，一个或多个镜头组的重心的移位在沿着光轴的选定位置处被平衡。根据本文公开的另一方面，提出了一种用于控制镜筒的凸轮筒的方法，其包括：使与一个或多个可移动镜头组相关联的凸轮筒移动；以及通过移动平衡一个或多个镜头组的重心。在所公开的方法的一个示例性实施例中，使凸轮筒移动包括经由一个或多个控制器来控制凸轮筒的运动。在所公开的方法的另一示例性实施例中，控制运动包括操作与凸轮筒相关联的驱动机构。在所公开的方法的另一示例性实施例中，使凸轮筒移动包括经由移动凸轮筒来驱动一个或多个镜头组。在所公开的方法的另一示例性实施例中，驱动一个或多个镜头组包括使一个或多个镜头组以预先设计的方式移动。在所公开的方法的另一示例性实施例中，使一个或多个镜头组以预先设计的方式移动包括根据镜筒的变焦要求来改变一个或多个镜头组的位置。在所公开的方法的另一示例性实施例中，平衡重心包括消除一个或多个可移动镜头组的重心的移位。在所公开的方法的另一示例性实施例中，消除重心的移位包括抵消由一个或多个可移动镜头组的运动产生的重心的移位。在所公开的方法的另一示例性实施例中，抵消重心的移位包括抵消一个或多个可移动镜头组沿着镜筒的光轴的扭矩变化的总和。在所公开的方法的另一示例性实施例中，抵消扭矩变化的总和包括使凸轮筒沿着光轴在与一个或多个可移动镜头组的重心的移位的第二方向相反的第一方向上移动。在所公开的方法的另一示例性实施例中，平衡重心包括将一个或多个可移动镜头组的重心的移位保持在预定范围内。在所公开的方法的另一示例性实施例中，保持重心的移位包括将重心的移位保持在镜筒的长度的预定百分比的范围内。在所公开的方法的另一示例性实施例中，预定百分比小于或等于百分之三十。在所公开的方法的另一示例性实施例中，平衡重心包括使外部配重与凸轮筒配合以平衡一个或多个可移动镜头组的重心。在所公开的方法的另一示例性实施例中，平衡重心包括在沿着光轴的选定位置处平衡重心。附图说明图1是示出示例性镜筒的示例性顶层框图，其中，镜筒具有一个或多个镜头组以及与一个或多个镜头组相关联的凸轮筒。图2是示出图1的镜筒的实施例的示例性细节图，其中，镜筒具有三个镜头组和一个凸轮筒。图3是示出用于计算图2的镜筒的重心的方法的示例性细节曲线图，其中，四个配重沿镜筒的轴线分布。图4是示出图2的镜筒的替代实施例的示例性细节图，其中，三个镜头组处于广角位置。图5是示出图2的镜筒的替代实施例的示例性细节图，其中，镜筒处于远距位置。图6是示出图4的镜头组的示例性运动的示例性曲线图，其中，示出了当镜筒在广角位置和远距位置之间变焦时每个镜头组的位置移位。图7是示出图4的镜头组的示例性扭矩的示例性曲线图，其中，凸轮筒随扭矩曲线移动以平衡重心的移位。图8是示出图1的镜筒的替代实施例的示例性细节图，其中，镜筒的四个镜头组处于广角位置。图9是示出图1的镜筒的替代实施例的示例性示意图，其中，镜筒的四个镜头组处于远距位置。图10是示出图8的镜头组的示例性运动曲线的示例性曲线图，其中，示出了当镜筒在广角位置和远距位置之间变焦时每个镜头组的位置移位。图11是示出图8的镜头组的示例性扭矩曲线的示例性曲线图，其中，凸轮筒随扭矩曲线移动以平衡重心的移位。图12是示出图1的镜筒的另一替代实施例的示例性细节图，其中，镜筒包括固定筒。图13是示出图12的镜筒的替代实施例的示例性细节图，其中，凸轮筒形成多个凹槽。图14是示出成像装置的示例性实施例的示例性细节图，其中，成像装置与图1的镜筒连接。图15是示出空中成像系统的示例性实施例的示例性细节图，其中，图14的成像装置定位于无人机(“uav”)上。图16是示出控制方法的示例性实施例的流程图，其中，凸轮筒被移动以平衡一个或多个镜头组的重心。应当注意，附图未按比例绘制，并且在所有附图中出于说明的目的，具有类似结构或功能的元件通常由相同的附图标记表示。还应当注意，附图仅旨在便于描述优选实施例。附图并未示出所述实施例的每个方面并且不限制本公开的范围。具体实施方式由于现有的用于平衡成像装置的重心的方法是复杂的并且需要附加配重和专用电机，因此用于通过镜筒的部件来平衡具有一个或多个镜头组的镜筒的重心的系统和方法可以证明是所需要的并且为广泛的应用提供基础，比如包括空中成像系统的成像系统。根据如图1所示的一个实施例，可以实现该结果。图1示出镜筒100的示例性实施例。参照图1，镜筒100具有一个或多个镜头组120和与一个或多个镜头组120相关联的凸轮筒150。一个或多个镜头组120中的至少一个可以是可移动的。在图1中，镜筒100可以是能够提供各种焦距以捕获各种距离的场景的图像的变焦镜头。例如，镜筒100可以非限制地包括三个或四个镜头组120。镜头组120可以是镜头元件131-138的分组(图4中所示)。每个镜头组120的镜头元件131-138可连接在一起并由此作为整体操作。例如，每个镜头组120的镜头元件131-138可使用光学透明胶粘合在一起。镜头元件131-138是用于构造镜头的独立光学材料片。一个或多个镜头组120中的每一个可具有预定的质量(或重量)并因此可沿镜筒100的光轴125(图2中所示)施加力。尽管仅出于说明的目的示出和描述为使用光学透明胶粘合在一起，但是镜头元件131-138可通过任何其他合适的方式(例如经由透明带)连接在一起以形成镜头组120。镜筒100(和/或一个或多个镜头组120)可具有重心(或质心)128(图2中所示)。出于计算沿光轴125的扭矩的目的，镜筒100的重心128可以指特定点，镜筒100的全部重量可认为集中于特定点处。当镜筒100支撑在该特定点处时，镜筒100可以沿着光轴125保持平衡。换言之，当镜筒100支撑在重心128处时，镜筒100不施加围绕特定点的旋转力。一个或多个镜头组120中的每一个可以沿镜筒100的光轴125移动。当一个或多个镜头组120移动时，镜头组120之间的距离可以改变。另外和/或可选地，当一个或多个镜头组120沿着光轴125移动时，一个镜头组120与镜筒100的一端(例如镜筒100的连接端)之间的距离可以改变。这种改变可以使一个或多个镜头组120的重心128移位，并且因此移位镜筒100的重心。因为移位可能导致支撑装置的不希望的动作，所以当镜筒100经由例如为云台526(在图14中共同示出)的支撑装置与成像装置500连接时，重心128的移位可能成为问题。出于平衡镜筒100(或一个或多个镜头组120)的重心128的目的，镜筒100有利地可以包括至少一个凸轮筒150。每个凸轮筒150可设置为消除或抵消一个或多个镜头组120的重心128的移位。每个凸轮筒150可以是在130处与一个或多个镜头组120相关联的筒状部件。每个凸轮筒150可具有预定重量，当镜筒100推进或拉远时，预定重量可消除重心128的移位。每个凸轮筒150可响应于一个或多个镜头组120的运动而以预定的方式移动，用于平衡一个或多个镜头组120的重心128。尽管仅出于说明的目的示出和描述为使用至少一个凸轮筒150用于平衡重心128，但是除凸轮筒150外，还可使用其他合适的平衡装置(未示出)，例如提供附加平衡配重。附加平衡配重可以以可控方式沿光轴125移动。凸轮筒150有利地能够使附加平衡配重在尺寸和/或重量上受到限制。图2示出了示例性镜筒100的实施例。参照图2，镜筒100示出为具有三个镜头组120和用于平衡重心128的凸轮筒160。在图2中，三个镜头组120可包括第一镜头组121、第二镜头组122和第三镜头组123。三个镜头组120中的至少一个可以是可移动镜头组。三个镜头组120可沿光轴125同轴布置，光轴125可以是穿过镜头组120的各自的中心的线。每个镜头组120可以设置为以预先设计的方式折射进入镜筒100的光。可在每对相邻镜头组120之间设置预定距离。例如，在第一镜头组121和第二镜头组122之间可存在第一预定距离，以及在第二镜头组122和第三镜头组123之间可存在第二预定距离。三个镜头组120的重心128可位于光轴125的特定点处。可替代地和/或另外，镜筒100可包括用于便于一个或多个镜头组120运动的可延伸筒180。例如，可延伸筒180可与第一镜头组121相关联以使第一镜头组121能够沿第一方向126或沿第二方向127移动。可延伸筒180可由任何合适的材料制成，包括但不限于塑料和金属材料。可延伸筒180可与至少一个固定筒190配合，以提供与可延伸筒180相关联的镜头组120的延伸和/或回缩运动。固定筒190可至少部分地与可延伸筒180的内表面相关联，并且可由任何合适的材料制成。在可延伸筒180与固定筒190之间可形成至少部分环形空间。尽管仅出于说明的目的示出和描述为与可延伸筒180的内表面相关联，但是固定筒190可以可替代地至少部分地与可伸展筒180的外表面相关联。当镜筒100被操作用于变焦时，无论推近或拉远，镜头组120中的至少一个可沿光轴125在第一方向126和/或第二方向127上移动。第一方向126可以是第二方向127的相反方向。当至少一个镜头组120移动时，重心128可以相应地沿光轴125移位。当镜筒100与例如云台526(图14中示出)的支承装置相关联时，重心128的移位可能成为问题。例如，重心128的移位可能对云台526产生不希望的可变扭矩，这对控制云台526而言可能是不希望的。尽管仅出于说明的目的示出和描述为包括三个镜头组120，但是镜筒100可包括任何合适数量的镜头组120以实现变焦功能。可替代地和/或附加地，为了进行聚焦操作和/或变焦操作，镜头组120之一，例如第三镜头组123，可以是可移动的。为了消除(或抵消)重心128的不希望的移位，如参考图1所示和所述的，可响应于重心128的移位设置至少一个凸轮筒160。凸轮筒160可由任何合适的材料制成，包括但不限于金属、非金属、塑料材料等。为了保持三个镜头组120的重心128，凸轮筒160可在与重心128的移位方向相反的方向上移动。例如，当重心128由于镜头组120的移动而沿着光轴125在第一方向126上移位时，凸轮筒160可在第二方向127上移动。凸轮筒160的位置的移位可以至少部分地(即使不是全部)将重心128保持在期望的位置。可替代地和/或附加地，镜筒100可包括至少一个外筒170。通过将镜筒100的部件容纳在至少部分地并优选为完全地密封的隔间中，外镜筒170可保护镜筒100的其他部件。外筒170可相对于成像装置500(图14中所示)固定，并可由任何合适的材料制成，包括但不限于金属、非金属、塑料材料等。尽管仅出于说明的目的示出和描述为一个或多个镜头组120的重心128，但是重心128可包括镜筒100的其他部件，例如，可延伸筒180、外筒170、固定筒190等。在一些实施例中，可延伸筒180对重心128的影响可包括在与可延伸筒180相关联的镜头组120中，例如第一镜头组121。图3示出了用于计算重心128的示例性曲线图200的实施例。参照图3，四个重量m1、m2、m3和mcb示出为沿轴线129分布。在图3中，重心128示出为落入第一重量m1和第二重量m2之间。第一重量m1可表示第一镜头组121的重量；第二重量m2可表示第二镜头组122的重量；第三重量m3可表示第三镜头组123的重量；以及第四重量mcb可表示凸轮筒160的重量(图2中共同地示出)。可替代地和/或附加地，第一距离x1可表示第一镜头组121与镜筒100的端点，例如连接端，之间的距离(图2所示)。第二距离x2可表示第二镜头组122的质心与端点之间的距离，第三距离x3可表示第三镜头组123的质心与端点之间的距离，以及第四距离xcb可表示凸轮筒160的质心与端点之间的距离。重心128与镜筒100的端点之间的距离可通过以下方程式计算：其中，n表示重量的总个数；表示所有重量的总和；表示所有重量产生的扭矩的总和(或总数)。将方程式(1)应用到图3，距离xcm可以计算为：xcm＝(m1x1+m2x2+m3x3+mcbxcb)/(m1+m2+m3+mcb)方程式(2)重量m1、m2、m3和mcb可以是常量，并且重量m1、m2、m3和mcb的总和可表示为m。距离x1、x2、x3、xcb可以是变量。方程式(2)可以改写为：mcbxcb＝xcmm-(m1x1+m2x2+m3x3)方程式(3)其中，(m1x1+m2x2+m3x3)是由镜头组产生的所有扭矩之和。因此，出于归纳的目的，方程式(3)可以改写为：在方程式(4)中，为了平衡重心128，xcmm可以是不变的。因此，当总和变化时，mcbxcb可被调整以消除总和的变化。此外，因为mcb是常量，所以xcb可响应于总和的变化而变化。在一些实施例中，总和的变化可以是一个或多个可移动镜头组120(例如第一镜头组121、第二镜头组122和/或第三镜头组123)运动的结果。凸轮筒150可移动以产生扭矩，即mcbxcb的变化，用于消除扭矩之和的变化。当扭矩之和趋于使重心128向第一方向移动时，通过沿与第一方向相反的第二方向移动，凸轮筒的扭矩变化mcbxcb可做出响应。尽管仅出于说明的目的示出和描述为每个镜头组120的重心128作为集中质量，但是当推近或拉远时，每个镜头组120的质量位置可以改变。在这样的情况下，镜头组120的质心变化可以包括在镜头组120的位置变化中。图4示出了示例性镜筒100的实施例。参照图4，镜筒100包括位于广角位置的三个镜头组121、122、123。在图4中，第一镜头组121、第二镜头组122和第三镜头组123中的至少一个可以移动以进行变焦操作。在一些实施例中，三个镜头组121、122、123全部都是可移动的。三个镜头组121、122、123的运动可相对于镜筒100的端部(例如连接端)进行测量，和/或可相对于镜头组120的各自位置进行测量。可替代地和/或附加地，三个镜头组121、122、123的运动可相对于固定部件测量，例如成像装置500(图14中所示)的成像传感器(或图像传感器)130。成像传感器130可以检测经由镜筒100接收的波的可变衰减并且将波的可变衰减转换为构成图像的信号。波可以是光或另一种形式的电磁辐射。成像传感器130可以是任何类型的成像传感器，包括但不限于模拟传感器和/或数字传感器。成像传感器130可定位在与镜筒100连接的成像装置内。第一镜头组121可以是固定或可移动镜头组并且可以包括一个或多个镜头元件。如图4所示，第一镜头组121可包括三个镜头元件131、132、133。三个镜头元件131、132、133可沿镜筒100的光轴125同轴地布置。三个镜头元件131、132、133的每一个可以设计为以预定方式折射进入镜筒100的光。三个镜头元件131、132、133可以以预先设计的模式共同地折射光，以便与其他镜头组122、123配合以在成像传感器130上形成期望的图像。第二镜头组122可以是固定或可移动镜头组并且可以包括一个或多个镜头元件。如图4所示，第二镜头组121可包括五个镜头元件134、135、136、137、138。五个镜头元件134、135、136、137、138可沿光轴125同轴地布置。五个镜头元件134、135、136、137、138中的每一个可以设计为以预定方式折射通过第一镜头组121进入的光。五个镜头元件134、135、136、137、138可以以预先设计的模式共同地折射光，以便与其他镜头组121、123配合以在成像传感器130上形成期望的图像。第三镜头组123可以是固定或可移动镜头组并且可以包括一个或多个镜头元件。如图4所示，第三镜头组123可包括一个镜头元件139。一个镜头元件139可与另外两个镜头组121、122沿光轴125同轴地布置。一个镜头元件139可以设计为以预定方式折射通过第一镜头组121和第二镜头组122进入的光。一个镜头元件139可以以预先设计的模式折射光，以便与其他镜头组121、122配合以在成像传感器130上形成期望的图像。尽管仅出于说明的目的示出和描述为使用分别具有三个、五个和一个镜头元件的三个镜头组121、122、123，但是镜筒100可以具有任何合适数量的镜头组，其中每个镜头组各自具有合适数量的镜头元件。可替代地和/或附加地，镜头组中的任一个，例如第三镜头组123，可出于进行聚焦操作和/或变焦操作的目的而移动。为了变焦，镜头组121、122、123可以如图5所示沿光轴125单独地和/或协同地移动。图5示出了示例性镜筒100的替代实施例。参照图5，图2的镜筒100处于远距位置。在图5中，镜筒100可包括三个镜头组121、122、123。在远距位置处，第一镜头组121可沿着光轴125在第二方向127上相对于第一镜头组121的广角位置具有运动。第二镜头组122可沿着光轴125在与第二方向127相反的第一方向126上相对于第二镜头组122的广角位置具有运动。第三镜头组123可在第二方向127上相对于第三镜头组123的广角位置具有运动。三个镜头组121、122、123的上述运动仅用于说明的目的。在一些实施例中，当镜筒100在广角位置和远距位置之间变焦时，三个镜头组121、122、123可以具有其他模式的运动。如本文所示和所述，当镜筒100推近或拉远时，镜头组121、122、123中的每一个可以相应地移动。图6示出了镜筒100的示例性运动曲线300的实施例。参照图6，示出当镜筒100在广角位置和远距位置之间变焦时，镜头组121、122、123中的每一个的位置移位。在图6中，当镜筒100在广角位置时，三个镜头组121、122、123可分别位于其初始位置或位置零点。当镜筒100从广角位置变焦到远距位置时，如运动曲线221所示，第一镜头组121可在第二方向127上移动。在第二方向127上的运动可以用正数表示。例如，当镜筒100从广角位置变焦到z2位置时，第一镜头组121可以从0移动到大约3mm的位置。当镜筒100从z2变焦到z3时，第一镜头组121可以从3mm的位置移动到大约5mm的位置。当镜筒100从z3变焦到z4时，第一镜头组121可以移动到大约5.5mm的位置。当镜筒100从z4变焦到远距位置时，第一镜头组121可以移动回到大约5.2mm的位置。类似地，当镜筒100从广角位置变焦到远距位置时，如运动曲线223所示，第三镜头组123可以在第二方向127上移动。例如，当镜筒100从广角位置通过z2、z3、z4变焦到远距位置时，第三镜头组123可以分别从0移动到0.2mm的位置、到0.5mm的位置、到0.9mm的位置，以及然后到大约1.75mm的位置。相反地，当镜筒100从广角位置变焦到远距位置时，如运动曲线222所示，第二镜头组122可以在第一方向126上移动。例如，当镜筒100从广角位置通过z2、z3、z4变焦到远距位置时，第二镜头组122可以分别从0移动到-1.4mm的位置、到-2.85mm的位置、到-4.3mm的位置，以及然后到大约-5.75mm的位置。当三个镜头组121、122、123以图5所示的方式移动时，如运动曲线226所示，三个镜头组121、122、123的重心128可以相应地移动。根据运动曲线226，当镜头组121、122、123从广角位置移动到z3位置时，重心128可以在第二方向127上移位，并且当镜头组121、122、123从z3位置移动到远距位置时在第一方向126上移位。尽管仅出于说明的目的示出和描述为从广角位置变焦到远距位置，但是当镜筒100从远距位置变焦到广角位置时，镜头组121、122、123和重心128可以遵循同样的运动曲线211、222、223、226。图7示出了镜筒100的示例性扭矩曲线400的实施例。参照图7，凸轮筒160(图2中所示)可以随扭矩曲线235移动以平衡镜头组121、122、123的重心128的移位。在图7中，为了平衡由扭矩曲线236表示的重心128的移位，凸轮筒160可根据扭矩曲线235移动。根据方程式(4)，对重心128的移位的贡献可用由镜头组120(图2所示)的运动产生的扭矩来测量，例如mixi，其中，mi表示镜头组120的质量(或重量)，以及xi指代镜头组120相对于处于广角位置的镜头组120的位置的位置移位。在一个示例中，每个镜头组120的质量可以分别如下：第一镜头组121第二镜头组122第三镜头组123凸轮筒16011.8g6.0g1.8g5.4g表1图7示出了当镜头组120根据图6的运动曲线移动时每个镜头组120的扭矩变化。例如，在远距位置处，根据图6的运动曲线221，第一镜头组121可以具有大约5.2mm的位置移位。在图7中，处于远距位置的第一镜头组121的扭矩变化可以是m1x1＝11.8gx5.2mm＝61.36gf-mm。相应地，第二镜头组122的扭矩变化可以是m2x2＝6gx(-5.75)mm＝-34.5gf-mm；第三镜头组123的扭矩变化可以是m3x3＝1.8gx1.75mm＝3.15gf-mm。因此，当镜筒100处于远距位置时，扭矩变化的总和61.36-34.5+3.15＝30.01gf-mm可由三个镜头组121、122、123产生。为了平衡由三个镜头组121、122、123产生的总扭矩变化，凸轮筒160可具有大约-5.56mm的位置移位，其产生mcbxcb＝5.4gx(-5.56)mm＝-30.02gf-mm的平衡扭矩，引起可忽略不计的-0.01gf-mm的扭矩变化。因此，重心128可以保持在大致不变的位置。当镜筒100从广角位置变焦到远距位置时，第一镜头组121的扭矩变化m1x1可遵循扭矩变化曲线231，第二镜头组122的扭矩变化m2x2可遵循扭矩变化曲线232，以及第三镜头组123的扭矩变化m3x3可遵循扭矩变化曲线233。凸轮筒160的扭矩变化mcbxcb可遵循扭矩变化曲线235以消除扭矩变化的总和凸轮筒160的运动可以有效地消除重心128的移位。由于经由扭矩曲线235通过凸轮筒160的消除，如总扭矩变化曲线236所示，重心128的移位可包含在预定的扭矩范围内。在一些实施例中，总扭矩变化曲线226可以是平直线，意味着当镜筒100从广角位置变焦到远距位置时，重心128可以保持在有效不变的位置。在一些其他实施例中，即使在凸轮筒160的消除下，重心128的位置也可允许移位。在这样的情况下，重心128的移位可以保持在预定的移位范围内，例如镜筒100的长度的预定百分比。在一些实施例中，预定百分比可以不大于百分之三十，并且优选为不大于百分之十五。尽管仅出于说明的目的示出和描述为从广角位置变焦到远距位置，但是扭矩曲线231、232、233、235、236也可适用于当镜筒100从远距位置变焦到广角位置的情况。图8示出了示例性镜筒100的替代实施例。参照图8，镜筒100示出为包括四个镜头组121、122、123、124。镜筒100示出为处于广角位置。在图8中，四个镜头组121、122、123、124可以沿光轴125同轴地布置。镜头组121、122、123、124的每一个可以设计为以预定方式折射进入镜筒100的光。为了使镜筒100变焦，四个镜头组121、122、123、124的至少一个可以是可移动的。图8中示出第一镜头组121，其包括四个镜头元件并且可以是固定镜头组。在一些实施例中，当镜筒100变焦时，第一镜头组121与成像传感器130之间的距离可保持不变。成像传感器130可以是成像装置500(图14所示)的部件，用于利用穿过四个镜头组121、122、123、124的光形成场景的图像。在广角位置处，四个镜头组121、122、123、124的重心128可位于位置228处。第二镜头组122、第三镜头组123和第四镜头组124各自可以是可移动镜头组。当镜筒100变焦时，三个镜头组122、123、124中的一个或多个可沿光轴125在第一方向126或第二方向127上移动。三个镜头组122、123、124的运动可导致重心128偏离位置228。尽管仅出于说明的目的示出和描述为三个可移动镜头组122、123、124和一个固定镜头组126，但是镜筒100可以包括任何合适数量的可移动镜头组和/或任何合适数量的固定镜头组。图9示出了示例性镜筒100的替代实施例。参照图9，具有四个镜头组121、122、123、124的镜筒100处于远距位置。在图9中，当镜筒100从广角位置(图8所示)变焦到远距位置时，第一镜头组121可以保持固定。当镜筒100变焦到远距位置时，第二镜头组122和第四镜头组124可沿光轴125在第一方向126上移动，并且第三镜头组123可沿光轴125在第二方向127上移动。镜头组121、122、123、124的重心128可从位置228(图8所示)移位到例如位置229。在一些其他实施例中，四个镜头组121、122、123、124的每一个可以以任何其他合适的方式移动以执行变焦功能。在这样的情况下，镜头组121、122、123、124的重心128可以以其他相应的方式移位。图10示出了镜筒100的示例性运动曲线300的实施例。参照图10，每条运动曲线321、322、323、324、325可分别对应于图9的四个镜头组121、122、123、124和凸轮筒160的运动。在图10中，当镜筒100在广角位置和远距位置之间变焦时，如运动曲线321所示，第一镜头组121可以是固定的。当镜筒100从广角位置变焦到远距位置时，第二镜头组122和第三镜头组123可分别根据运动曲线322和运动曲线323在第二方向127上移动。相反地，第四镜头124可以根据运动曲线324在第一方向126上移动。第一方向126可以是第二方向127的相反方向。为了平衡第二镜头组122、第三镜头组123和第四镜头组124的运动，凸轮筒160可根据运动曲线325移动。四个镜头组121、122、123、124的运动曲线321、322、323、324是示例性的。在一些实施例中，可以应用其他适当的运动曲线来实现各种变焦操作。在这样的实施例中，用于凸轮筒160的运动曲线325可根据平衡重心128(图9所示)的要求进行设计。可替代地和/或附加地，当镜筒100从远距位置变焦到广角位置时，运动曲线321、322、323、324、325也可适用。图11示出了镜筒100的示例性扭矩曲线400的实施例。参照图11，图2的凸轮筒160可随扭矩曲线335移动以平衡重心128的移位。在图11中，对重心128的移位的贡献可通过扭矩变化来测量。由第一镜头组121、第二镜头组122、第三镜头组123和第四镜头组124的运动引起的扭矩变化可以显示为扭矩曲线331-335。重心128的移位可以为零或控制在预定范围内。当如本文所述的转换为扭矩变化时，第一镜头组121的扭矩变化m1x1可遵循扭矩变化曲线331；第二镜头组122的扭矩变化m2x2可遵循扭矩变化曲线332；第三镜头组123的扭矩变化m3x3可遵循扭矩变化曲线333；以及第四镜头组124的扭矩变化m3x3可遵循扭矩变化曲线334。凸轮筒160的扭矩变化mcbxcb可遵循扭矩变化曲线235，用于消除镜头组121、122、123、124的扭矩变化总和由于通过凸轮筒160的消除，重心128可以如图11所示地被平衡为具有近似平直线的扭矩曲线336。扭矩曲线331至336基于镜头组121、122、123、124和凸轮筒160的一定重量构造。当重量变化时，可形成镜头组121、122、123、124的不同的扭矩曲线，并且可能需要不同的扭矩曲线335来消除上述不同的扭矩曲线。图12示出了示例性镜筒100的替代实施例。参照图12，镜筒100的固定筒190形成至少一个凹槽191，用于与从第二镜头组122突出的至少一个突出部352和/或从第三镜头组123(如图8所示)突出的至少一个突出部353配合。至少一个凹槽191可以设置为任何合适的大小、形状或尺寸，并且如图12所示可以包括直线凹槽。在图12中，第一镜头组121可以是与固定筒190连接的固定镜头组。至少一个凹槽191可以设计为引导一个或多个选定的镜头组，例如第二镜头组122和/或第三镜头组123，以沿着镜筒100的光轴125移动。在一些实施例中，至少一个凹槽191可以包括两个或多个凹槽191，用于引导镜头组122、123以沿着光轴125移动。突出部352、353可由例如为凸轮筒160(图13所示)的镜筒100的另一镜筒沿着光轴125移动。在一些实施例中，突出部352、353和至少一个凹槽191可以与预先设计的装置，例如凸轮筒160的所设计的凹槽，配合以使第二镜头组122和/或第三镜头组123移动。可替代地和/或附加地，固定筒190可包括用于与凸轮筒160配合的至少一个突出部192。由于固定筒190可保持固定，所以至少一个突出部192可以通过预先设计的凹槽，例如第一凹槽161(图13所示)，与凸轮筒160配合。在一些实施例中，可以具有两个或多个突出部192，用于经由形成在凸轮筒160上的两个或多个凹槽161与凸轮筒160配合。下面将参照图13提供关于凸轮筒160的另外的细节。尽管仅出于说明的目的参照图12示出和描述为三个镜头组121、122、123，但是镜筒100可以包括任何预定数量的镜头组120。例如，镜筒100可包括第四镜头组124(图9所示)，用于配合三个镜头组121，、122、123进行变焦操作。在这样的实施例中，第四镜头组124可以通过其他合适的装置(未示出)驱动。可替代地和/或附加地，第四镜头组124可用于进行聚焦操作和/或变焦操作。图13示出了示例性镜筒100的另一实施例。参照图13，镜筒100示出为包括凸轮筒160，凸轮筒160形成用于配合突出部192、352、353(图12所示)的多个凹槽161、162、163。在图13中，第一镜头组121可以连接到固定筒190，并且因此可以是固定镜头组。凸轮筒160可包括用于驱动凸轮筒160的驱动机构165。例如，驱动机构165可以驱动凸轮筒160以围绕镜筒100的光轴125旋转。在一些实施例中，驱动机构165可以包括用于驱动传动系统172的电机171。电机171可以是由直流(“dc”)或交流(“ac”)电源驱动的电动机。电机171可以顺时针方向或逆时针方向旋转，用于驱动凸轮筒160沿任一方向旋转。传动系统172可降低电机171的转速并可以以减小的速度将旋转力传递到驱动齿轮173。驱动齿轮173可以是与从动齿轮175啮合的齿轮杆。从动齿轮175可布置在凸轮筒160的套环167上。驱动齿轮173可驱动从动齿轮175，以使凸轮筒160沿顺时针方向或逆时针方向旋转。电机171的旋转可通过控制系统(未示出)控制。在一些实施例中，凸轮筒160可包括一个或多个凹槽161，用于配合一个或多个突出部192以驱动凸轮筒160。一个或多个凹槽161可以设置为预定的倾斜形状。如本文所示和所述的，由于与固定筒190的关联，一个或多个突出部192可以是固定的。当凸轮筒160旋转时，与一个或多个突出部192配合的一个或多个凹槽161可以引导凸轮筒160以沿着光轴125在任一方向上移动。尽管仅出于说明的目的示出和描述为固定筒190包括用于配合凸轮筒160的一个或多个凹槽161的一个或多个突出部192，但是凸轮筒160可以设置有一个或多个突出部192，用于与形成在固定筒190上的一个或多个凹槽161配合。凸轮筒160可包括一个或多个凹槽162用于配合一个镜头组，例如用于经由一个或多个突出部352配合第二镜头组122。一个或多个凹槽162可以为预先设计的倾斜形状。当凸轮筒160围绕光轴125旋转并沿着光轴125移动时，一个或多个凹槽162可以引导一个或多个突出部352以沿着至少一个凹槽191(图12所示)在任一方向上移动。由此，第二镜头组122可以以预先设计的模式沿着光轴125在任一方向上移动。可替代地和/或附加地，凸轮筒160可以包括一个或多个凹槽163用于配合一个镜头组，例如用于经由一个或多个突出部353配合第三镜头组123。一个或多个凹槽163可以为预先设计的倾斜形状。当凸轮筒160围绕光轴125旋转并沿着光轴125移动时，一个或多个凹槽163可以引导一个或多个突出部353沿着至少一个凹槽191在任一方向上移动。由此，第三镜头组122可以以预先设计的模式沿着光轴125在任一方向上移动。尽管仅出于说明的目的参照图13示出和描述为具有三个镜头组121、122、123，但是镜筒100可包括当镜筒100变焦时可移动的第四镜头组124。第四镜头组124可以具有可与三个镜头组121、122、123的运动配合的单独的驱动机构(未示出)。可替代地和/或附加地，第四镜头组124可用于进行聚焦操作和/或变焦操作。图14示出了示例性成像装置500的实施例。参照图14，成像装置500包括镜筒100。在图14中，镜筒100的一个或多个镜头组120(图2中共同地示出)的重心128可在沿着光轴125的位置处平衡。镜筒100可通过一个或多个镜头组120的运动而推近或拉远。一个或多个镜头组120的重心128可根据本文阐述的任何一个实施例来平衡。由此，可保持镜筒100的重心。当镜筒100推近或拉远时，围绕镜筒100的俯仰轴线525可以不产生或者产生很小的附加扭矩。图15示出了示例性空中成像系统600的实施例。参照图15，空中成像系统600包括飞行器，例如无人机(“uav”)610。成像装置500与uav600的机体520连接。在图15中，uav600可包括多个螺旋桨550。成像装置500可经由云台526连接到uav600的机体520。云台526可以是可围绕三个轴线旋转的三维云台，包括但不限于俯仰轴525。云台526可以经由一个或多个减震器560与机体520连接。成像装置500可与具有用于捕获各种距离场景的变焦能力的镜筒100连接。镜筒100可包括一个或多个镜头组120和用于平衡镜头组120的重心128(图2中共同示出)的凸轮筒160。一个或多个镜头组120中的至少一个可以是可移动的，以提供变焦操作和/或聚焦操作。一个或多个镜头组120的重心128可根据本文所述的任何一个实施例来平衡。由于当成像装置500推近或拉远时，一个或多个镜头组120的重心128可以平衡，因此可以平衡镜筒100的重心，并且因此可以平衡成像装置500的重心。因此，镜筒100有利地可以消除重心128的任何移位的影响，使云台526和成像装置500的运行稳定可靠。图16示出了示例性控制方法700的实施例。参照图16，在710处，可使凸轮筒160移动。由此可在750处平衡一个或多个可移动镜头组120的重心128。凸轮筒160可以与一个或多个可移动镜头组120相关联并且可以是镜筒100(图1中示出)的部件。凸轮筒160和一个或多个镜头组120可以以参照图1阐述的方式设置。当一个或多个镜头组120的重心128移位时，凸轮筒160可以移动。在一些实施例中，凸轮筒160的运动可通过一个或多个控制器(未示出)控制。一个或多个控制器可以操作与凸轮筒160相关联的驱动机构165(图13所示)。驱动机构165可以驱动凸轮筒160沿着光轴125在任一方向上移动。例如，驱动机构165可以以参照图13阐述的方式经由电机171、传动系统172、驱动齿轮173和从动齿轮175(图13中共同示出)来驱动凸轮筒160。在一些实施例中，一个或多个镜头组120可通过凸轮筒160经由一些突出部和凹槽以预定方式移动。例如，突出部和凹槽可以设置为突出部352、353(图12中共同示出)和凹槽162、163(图13中共同示出)。可预先确定一个或多个镜头组120的运动，以根据镜筒100的变焦要求改变一个或多个镜头组120的位置。在一些实施例中，一个或多个可移动镜头组120的重心128可通过消除由一个或多个镜头组120的运动引起的重心128的移位来平衡。通过经由凸轮筒160抵消一个或多个可移动镜头组120的扭矩变化的总和，可以消除重心128的移位。在一些实施例中，凸轮筒160可沿着光轴125在第一方向上移动，该第一方向与一个或多个可移动镜头组120的重心128的移位的第二方向相反。凸轮筒160的运动可产生沿着光轴125的第一扭矩变化。第一扭矩变化可用于抵消一个或多个镜头组120的扭矩变化的总和。在一些实施例中，重心128可在一定范围内被平衡，即，一个或多个镜头组120的重心128的移位可保持在预定范围内。例如，预定范围可以是镜筒100的长度的预定百分比的范围。在一些实施例中，预定百分比小于或等于镜筒100的长度的百分之三十。凸轮筒160可以以机械方式和/或电子方式操作。在一些实施例中，凸轮筒160可经由与凸轮筒160相关联的电机171(图13所示)可控制地操作。凸轮筒160可以以参考图12和图13阐述的方式操作。在一些替代实施例中，镜筒100可与用于平衡一个或多个镜头组120的重心128的外部配重(未示出)相关联。凸轮筒160可与外部配重配合以平衡重心128。在一些实施例中，重心128可在沿着光轴的选定位置处平衡。选定位置可沿着光轴125连续地分布。所述实施例易于想到各种修改和替代形式，并且其具体例子已经在附图中通过示例的方式示出并在本文详细描述。然而，应当理解，所述实施例不限于所公开的特定形式或方法，而是相反，本公开将覆盖所有修改、等同方案和替代方案。当前第1页12