[发明专利]一种设计用于观察远处场景的无人机

说明书

根据一个方面，本说明书涉及一种设计用于观察远处场景的无人机(10)，包括飞行平台(20)和至少一个机械地固定到该平台的第一相机(40)。该第一相机(40)包括具有检测表面的图像传感器，用于在图像传感器的检测表面上形成场景图像的电光系统，该电光系统能够为相机提供一个小于47°的空间角视场。根据所述第一方面，该电光系统包括：至少一个固定的第一光学组，包括多个光学屈光镜；具有可变光功率并能够在所述检测表面上对图像进行调焦的电光装置；以及控制单元，用于控制该电光装置。

技术领域

本发明涉及适于观察远处场景的无人机，更具体地涉及通常小于25kg的轻型无人机。本说明书还涉及使用这种无人机形成图像的方法。

背景技术

无人机或无人航空载具(Unmanned Aerial Vehicles，UAV)是无人驾驶飞行器，远程控制并能够在飞行期间执行特定任务。

无人机最初是为军事应用而开发的，现在也正开发用于民用目的，例如用于商业应用或道路或农业监测应用。例如，已知的有派诺特公司的无人机或深圳市大疆创新科技有限公司的和无人机。这些无人机是所谓的轻型无人机，质量通常低于25千克。

无人机通常配备有电动机，或由各自的电动机驱动的若干转子，一系列传感器(加速度计，速率陀螺仪，高度计等)和用于捕捉无人机移动前方的场景的图像的前置相机。还可以提供垂直相机以保证无人机的稳定和/或捕捉所掠过地形的图像。前置相机通常是所谓的“短焦距”相机。短焦距相机是配备有光学系统的相机，其焦距通常小于35mm，相当于24×36，大致对应于63°的斜角视场。短焦距相机使得可得到具有大视场角的图像，即，对于该图像，其视场比人的视场宽。

目前需要一种配备有具有有限视场角的相机的无人机，其使得可获取场景的详细图像，即相对于人类视觉的放大图像，或者至少基本上对应于人类视觉。

具有标准或受限视场角的传统相机是可商购的。然而，这些相机可能难以适应轻型无人机。实际上，获得放大的图像需要使用具有长焦距的相机，即焦距大于50mm，相当于24×36，其大致对应于47°的斜角视场。景深通常被定义为空间区域，在该空间区域中必须找到能够获得光学系统接受的清晰图像的场景的元素。它与焦距的平方成反比；因此，具有受限视场角的图像的景深很短，这需要光学系统的非常精确的聚焦。在传统相机中，聚焦或调焦是使用高精度机械系统完成的。然而，这些机械系统对振动很敏感，并且对于无人机而言也太重且太麻烦，而且按照其设计，这些无人机很重并且易受振动的影响。

本说明书的一个目的在于提出一种适用于观察远处场景的无人机，其机载相机与轻型无人机的约束兼容，即特别是具有低质量和低振动灵敏度的相机，其也确保可获得精确聚焦的详细图像。

发明内容

第一方面，本发明涉及一种适用于观察远处场景的无人机，包括飞行平台和至少一个机械地固定到所述平台的第一相机，其中所述第一相机包括：

具有检测表面的图像传感器；

用于在所述图像传感器的所述检测表面上形成场景图像的电光系统，所述电光系统能够为所述相机提供小于47°的空间角视场，所述电光系统包括：

至少一个固定的第一光学组，包括多个光学屈光镜；

具有可变光功率并能够在所述检测表面上对图像进行调焦的电光装置；以及

控制单元，用于控制所述电光装置。

这样的无人机具有以下优点：相对于人类视觉提供场景的放大图像，或者基本上对应于人的视觉，具有非常好的焦点，这使得用户可以评估在广角图像中不可见的场景的细节。

根据一个或多个示例实施例，相机的斜角视场小于32°，对应于大于75mm的焦距，相当于24×36。根据一个或多个示例实施例，相机的斜角视场小于16°，对应于大于150mm的焦距，相当于24×36。