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苹果新专利改进可折叠投影系统 隐藏在iPhone凹槽内的Face ID系统

Emma Chou

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近日,美国专利商标局发布了一份来自苹果(Apple)的专利申请,涉及投影系统,更具体地说,涉及小尺寸投影系统,比如隐藏在iPhone凹槽内的苹果Face ID系统。

苹果的延续专利包括一种紧凑的折叠投影系统(也被称为投影仪),它可以用于小型的移动多用途设备,如智能手机和平板电脑或pad设备。

所述投影系统可能包括一个激光光源(例如,一组小型激光 垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列),折叠镜头系统,由一个透镜堆栈构成,包括两个或两个以上的光折射透镜或透镜组和一个折叠元件(例如,棱镜),和一个衍射的分束器,包括至少一个衍射表面。

光折叠元件为镜头系统提供了一个“折叠”的光轴(例如,通过将光轴弯曲90度),以减少投影系统的Z高度。激光光源发出的光(射线束)被透镜堆中的透镜折射到光折叠元件。

在一些实施例,镜头堆栈包含两个镜头折射本领,排列顺序从激光源(称为“对象”的投影系统)到光折叠元件:第一次与非球面透镜的形状,称为场透镜,第二个镜头称为准直透镜。在一些实施例中,场透镜具有高阶非球面,可以校正透镜系统中的畸变和远心度。

在某些实施例中,准直透镜定义出瞳直径、物体散度和物体的最小光斑直径。在某些实施例中,所述透镜组包括所述场透镜和所述准直透镜之间的至少一个折射透镜,以进一步纠正所述透镜系统的视场内的图像质量。

在某些实施例中,透镜系统远心位于物体侧,以使其适合于投射激光光源阵列。在某些实施例中,衍射分束器位于透镜系统的出瞳处,以避免重复的伪影。

下图1展示了一个紧凑投影系统的组件示例;图2说明了衍射分束器复制透镜系统的视场,为投影系统产生更大的视场。

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下图3展示了一种设备,该设备包括如图1和2所示的摄像头和投影系统。

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延续专利细节

值得注意的是,苹果的这一专利不是一个新的发明申请,而是一个延续专利。苹果正在更新和/或添加特定的技术、功能和/或方法,合法地扩展、保护和折叠到现有的授权专利中,这是合法的。

苹果2020年授予专利覆盖的专利主张,基本上涵盖了三个具体领域,如下:

折叠镜头系统(权利要求1-10)

折叠投影系统(权利要求#11-2)

一种设备(权利要求#23和24)

苹果发布的延续专利完全改写了这项发明的权利要求,取消了在2020年授予的专利中全部24项权利要求。 

苹果用20项新专利要求替换了已授予专利中的24项专利要求。作为延续专利,权利要求被编号为#25 - 44而不是1-20。从法律上来说,苹果必须证明这是一个延续专利,而不是一个新专利,这样才能保持发明的优先权日期。

以下是20项保护 “折叠投影系统”的新权利要求中的几项,该系统是Face ID相机的一部分。

专利权利要求#25:“投影系统,包括:光源;一种镜头系统,包括:由场镜和准直镜组成的镜头组;和一个轻的折叠元素;和一个衍射分束器;所述透镜组将光源在第一光轴上发出的光折射到所述光折叠元件;其中,光折叠元件将从透镜组接收到的光重新定向到第二光轴上的衍射分束器;其中,衍射分束器复制光,为投影系统产生一个更大的视场比内部的镜头系统的视场。”

专利权利要求#26:“如权利要求25所述的投影系统,其中所述的场透镜具有至少一个非球面以校正失真和远心度。”

权利要求#37:“如权利要求25所述的投影系统,其中光源为垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列。”

专利权利要求#38:“如权利要求25所述的投影系统,其中光折叠元件是由具有折射率的塑料或玻璃材料组成的棱镜,该棱镜将透镜系统的出射光孔定位在衍射分束器的有源衍射表面上。”

专利权利要求#41:“如权利要求39所述的透镜系统,其中光折叠元件是由具有折射率的塑料或玻璃材料组成的棱镜,该棱镜将透镜系统的出射光孔定位在衍射分束器的有源衍射表面上。”


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