Apple公开一项全新相机专利,披露了一种消背隙叶片机构,这项技术与iPhone 18 Pro、iPhone 18 Pro Max已经搭载的可变光圈技术深度相关。
iPhone 18 Pro的相机配备六片激光切割光圈叶片,由旋转机构驱动,用户能够手动调节进光量与画面景深,本次新专利延续了相近的机械架构,新增带弹力预紧组件,以此提升叶片动作的精准度与响应速度。
这项专利针对微型相机系统光圈机构进行优化,目标提升精度与响应能力,解决可调光圈开合时因机械间隙造成动作不到位的缺陷,发明核心是一套消背隙叶片组件,能够降低零件之间无效旷量,让相机可以更加稳定地控制抵达图像传感器的进光量。
对于iPhone而言,相机模组内部空间极其有限,这项技术的落地价值尤为突出,专利设计了紧凑组件,集成可动光圈叶片、旋转驱动结构与弹力元件,全方位改善机械定位精度。
和固定光圈iPhone相机不同,可变光圈可以物理改变通光孔径大小,更大光圈能够提升暗光拍摄能力,缩小光圈则减少进光同时增大景深,让画面更多区域保持清晰对焦,但在狭小的iPhone相机内部增加可动机械叶片,会带来不小工程难题。
Apple在专利中指出了背隙问题,也就是机械零件之间微小间隙带来的无效位移,传统可变光圈组件的叶片依靠销钉与槽位和旋转部件相连,受加工公差影响,连接处会存在微小空隙,进而导致驱动机构已经启动之后叶片动作存在延迟。
根据专利描述,这类机械旷量会出现驱动部件停止后叶片继续偏移,或是光圈无法抵达目标孔径的情况,最终造成进光量控制不够精准。
Apple提出的方案将多片交叠光圈叶片安装在转子与定子之间,转子转动时叶片向内或者向外移动,改变中间通光孔径的尺寸,每一片叶片都带有特殊造型滑槽,定子伸出导向销嵌入滑槽之中,滑槽形状决定转子旋转时叶片的运动轨迹。
本次创新重点在于增加预紧结构,持续将导向销压紧贴靠在滑槽单侧,消除零件之间多余旷量,依靠持续贴合,转子启动时叶片可以立刻响应,到达目标光圈档位时能够精准停住。
Apple列出多种实现方案,包括叶片连接位置周边的弹簧结构、叶片一体成型的弹性悬臂,或是布置在导向销周边的小型弹性元件。
其中一种设计在转子连接处布置弧形弹性臂,依靠旋转张力保持叶片定位精准;另一种方案在叶片滑槽内壁设置弹性薄壁,导向销装入后薄壁轻微形变,持续保持接触以消除机械间隙;还有方案在导向销外侧加装C型弹簧,补偿销与滑槽之间的空隙,多种设计目标一致,在消除背隙的同时保证叶片依旧可以顺滑运动。
消除机械旷量带来的好处不止解决零件松动,还能够提升闭环光圈控制系统精度,该系统依靠反馈信号管控机械位置,驱动部件动作和叶片实际位置更加同步之后,相机可以稳定实现设定光圈值,在大小光圈来回切换时曝光表现更加稳定可预期。
专利提到这套旋转驱动机构可以采用音圈马达或者形状记忆合金丝作为动力源,音圈马达依靠电磁力实现运动,形状记忆合金驱动器依靠特种金属丝受控形变完成动作,两种方案都能够适配这套紧凑模组。
该设计还能够降低生产制造难度,不必一味追求极高的加工公差标准,依靠预紧结构补偿零件之间微小间隙,Apple总结这项设计优势在于降低对加工公差的严苛要求、光圈成像品质提升以及定位错误减少。
这项发明让可变光圈技术更适合小型相机模组,可变光圈带来了自动对焦、光学防抖之外新的光学控制维度,专利示意图中可变光圈沿着光路布置,和镜头、图像传感器协同工作,机构支持全开、半闭以及更小光圈档位,依靠物理方式调节进光,不必完全依赖电子曝光调整。
对于iPhone摄影来说,光圈孔径更精准可控,能够更好平衡暗光性能、曝光效果与景深表现,在光圈快速切换时拍摄效果一致性也会得到改善。
专利应用范围覆盖iPad、Mac、Vision Pro等多种设备,但方案针对微型相机模组优化,iPhone是最主要的落地场景。
这项专利直面手机摄影里容易被忽略的工程难点,在空间紧凑的相机模组当中保证复杂光学机构精准可靠运转,Apple直接从光圈叶片层面解决背隙缺陷,为后续iPhone相机系统打下更好的机械基础,未来新机有望获得更灵活的光圈调节能力,同时兼顾响应速度与定位精度。
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