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Apple获得一项相机可变光圈机构专利,该项发明的研发重心不在于光圈叶片本身,而

Apple获得一项相机可变光圈机构专利,该项发明的研发重心不在于光圈叶片本身,而是用于驱动叶片的磁控架构。

专利介绍了一款紧凑型光圈组件,包含定子、转子、光圈叶片与驱动转子旋转、带动叶片改变通光孔径的驱动件。核心设计思路是采用磁力平衡结构,削弱乃至消除作用在转子上的多余磁力与磁扭矩。

简单来说,这份专利给出了一套方案,让微型机械式可调相机光圈运行更稳定、能效更高。可变光圈需要精准驱动细小叶片,以此管控镜头进光量。小型摄像模组一般依靠搭载磁铁与线圈的音圈马达完成叶片驱动,但驱动转子的磁性元件会附带产生额外吸力、扭矩、震动与运行阻力。Apple的方案通过排布磁性部件实现磁力相互抵消,从根源解决该缺陷。

依专利中的可变光圈结构将光圈叶片同时连接定子与转子,驱动件带动转子相对定子旋转时,叶片随之开合,形成不同尺寸的通光孔径,孔径大小决定相机光路的进光总量。

这类基础传动结构在相机领域应用成熟,但受限于消费电子紧凑机身,微型化落地难度大幅提升。Apple方案采用环形布局,转子可沿平行于相机光轴的轴心转动;定子作为固定基座,转子依靠旋转动力带动光圈叶片动作。

该光圈能够切换多档孔径,涵盖大、中、小不同档位。专利特别提到叶片造型优化:可在选定档位(如中间光圈值)让通光孔尽可能趋近正圆形,光圈形状直接影响光学成像与画面画质表现。

本专利最关键的创新为磁力中和布局。通过调整磁铁的摆放位置与磁极方向,产生抵消力,抵消驱动组件施加在转子上的多余磁力与扭矩。

音圈马达依靠磁铁、线圈产生洛伦兹力驱动转子旋转,但磁性结构极易生成无用侧向载荷与附加扭矩。这类多余外力会提升转子操控难度、增大摩擦震动、拉高功耗,还难以把叶片稳定锁止在指定光圈位置。

Apple搭配驱动磁铁与补偿磁铁,或是多样化排布线圈、磁体,抵消杂散作用力,最终让转子运转阻力更小、稳定性更强。

光圈机构的核心需求是精准、反复地切换档位。杂散磁力拉扯转子时,模组需要消耗更多电量驱动叶片、维持光圈档位。专利方案通过削减多余磁作用力与扭矩,降低音圈马达的驱动功耗与锁止功耗。

在iPhone微型摄像模组中,功耗、空间、机械公差都被严格限制。经过磁力优化的驱动结构,光圈档位切换时多余偏移更少;档位选定后,转子锁止稳定性也有所提升。该设计还能抑制磁力失衡带来的异常震动,避免机械抖动破坏光圈精度。由此可见,这套磁力优化不止节省耗电,更是在狭小光学腔体内实现高精度可控传动。

专利覆盖多种磁体排布方案:一种方案将磁件环绕圆筒形转子壁成对反向布置,部分磁体磁极沿径向指向中心转轴,另一些线圈与磁体的磁极平行于光轴。

整体磁件分为驱动磁体与补偿磁体,驱动磁体配合线圈生成转子旋转所需动力,补偿磁体专门中和驱动磁体带来的多余外力;另有变体结构把线圈固定在转子、磁铁固定在定子,依旧沿用磁力平衡设计。

多样化布局说明Apple的保护范围不局限于单一结构,核心专利点是整套磁力平衡思路,减少杂磁对可变光圈转子的干扰。

专利另有一处细节:整套磁控结构无需在所有方向完全抵消磁力。部分设计里,系统抵消垂直于光轴方向的多余力与扭矩,同时刻意生成平行于光轴的轴向作用力。

朝向定子的轴向力可压紧定转子、限制部件位移;反向轴向力能够减少定转子接触面摩擦。这套设计不再单纯消除多余磁性,而是利用磁排布主动调控机械受力,把磁场设计融入光圈机械架构。

专利附带断电锁紧机构,驱动件断电后依旧固定光圈档位。部分方案在定子或转子加装金属片,依靠驱动磁铁与金属片之间的磁吸力阻碍转子转动,无需持续通电即可锁死光圈。

可变光圈镜头时常需要长期固定档位,持续通电锁止会无谓耗电。磁吸锁止结构常态靠磁力保位,需要切换光圈时,通电后的驱动力可克服磁吸阻力完成档位变更。结合磁力中和架构,整套设计实现低功耗驱动、稳态锁止两大目标。

常规可变光圈相关研发大多聚焦曝光、进光量等成像层面,这份专利深入底层硬件,攻克微型光圈受自身驱动磁元件干扰的工程难题。

专利核心亮点是磁件中和排布,依靠磁体、线圈互抵多余力与扭矩,提升可变光圈模组的能效、稳定性与可控度;除此之外,正圆光圈优化、多档位孔径、轴向磁力调控、磁吸断电锁止均为附加技术亮点。

该专利是iPhone镜头进阶光学模组布局的一环,无关图像处理与软件算法,聚焦狭小空间内磁铁、线圈、叶片等精密零件协同运转所需的精细化机械控制。

这份专利直击可变光圈镜头量产的工程痛点,依靠磁体排布削弱转子所受多余力与扭矩,实现降功耗、提升操控性、抑制偏移、稳固光圈定位。

Apple此番优化落脚于可变光圈的底层传动结构,不只是实现叶片开合,而是打造更均衡高效的磁驱系统,也是高端手机镜头迭代中不可或缺的底层硬件技术。