Mentre i dispositivi iOS attualmente impiegano tradizionali voice coil motors per adempiere l’autofocus della fotocamera, Apple sta ricercando una soluzione unica MEMS che potrebbe portare ad un design del portatile molto più sottile e ad alta efficienza energetica.

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L’U.S. Patent and Trademark Office Martedì ha concesso ad Apple il brevetto US Patent No. 8.711.495 per un “attuatore autofocus MEMS”, che mostra una nuova implementazione di un macchinario a micro-livello che riduce in miniatura il pacchetto lenti della fotocamera.

Come notato da Apple, molti dispositivi attuali si basano sul voice coil motor (VCM) per pilotare sistemi di autofocus in piccoli array nella fotocamera come quelli visti in iPhone. Nonostante inconvenienti come il relativo alto consumo di energia e bassa forza relativa, il VCM è rimasta la tecnologia di attuatore predominante grazie al suo design robusto e semplice.

Altri metodi di attuazione sono stati testati, dice Apple, incluso il Micro-Elecrto-Mechanical System (MEMS), anche se fino a poco fa lo stato della tecnica non era ancora abbastanza maturo per una distribuzione di massa. In comparazione col VCM, comunque, la tecnologia in silizio MEMS basata sull’unità pettine elettrostatica è più veloce, più efficentemente potente e, se correttamente progettata, più economa.

È interessante notare come il principale aspetto di essere di gran lunga più piccolo dei tradizionali attuatori, ha comuncue trattenuto la soluzione MEMS dal diventare un prodotto commerciabile. I meccanismi sono delicati e richiedono design che sono difficili da realizzare.

L’invenzione di Apple sembra risolvere i due principali problemi introducendo un fascio di deflessione integralmente collegato ad un elemento lente e ad un attuatore elettrostatico. L’intero pacchetto può essere prodotto da un wafer di silicio per diventare una singola struttura formata integralmente.

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Il metodo inizia con un membro di supporto, come visto sopra, che può essere montato sia come parte del dispositivo ospitante che inmezzo al modulo stesso della fotocamera. Un elemento centrale porta-lente o lente è fissato tra un fascio di deflessione ed un “braccio resiliente” che è sostanzialmente stazionario rispetto alle lenti.

Per muovere le lenti, un attuatore elettrostatico è impiegato in una forma di realizzazione che consiste in u movimento a pettine con “dita” ad incastro. Quando un voltaggio viene applicato all’attuatore, un organo di comando mobile connesso alle lenti e sospeso davanti ad un organo di comando stazionario viene spostato.

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L’organo mobile si muove parallelamente allo stack dell’obiettivo ed al sensore sotto, che è un movimento “su e giù” lungo l’asse ottico, attraverso un fascio deflettore o fasci che estendono radialmente verso l’interno dall’organo di supporto. Quando uan forza viene applicata, ad esempio caricando una lente che viene inserita nel porta-lente, i fasci sono forzati verso l’esterno e la fibbia per creare una configurazione bi-stabile.

Sotto la forza dei fasci deformati, i voltaggi applicati all’attuatore creano una forza elettrostatica che tira e spinge l’elemento di azionamento mobile da e verso l’elemento di azionamento stazionario. Il documento indica che questa instabilità è parte integrante dell’operazione e deve essere mantenuta attraverso i bracci di sostegno o un’attenta applicazione di alimentazione del sistema.

Altre forme di realizzazione descrivono un anello-lente e configurazioni del fascio deflettore alternative, nonché l’inclinazione della lente senza utilizzare gli anelli-lente. Ulteriori misure e specifiche sono anche descritte in maggior dettaglio.

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Non è chiaro se Apple incorporerà l’invenzione in un iDevice in arrivo, anche se la tecnologia MEMS sarebbe una buona misura per i progetti sempre più compatti per i telefoni ed i tablet dell’azienda.

Produttori concorrenti di smartphone hanno detto di stare incorporando tecnologie di focusing similari alla MEMS in dei loro prodotti, un esempio da notare è l’imminente Oppo Find 7. A Gennaio, comunque, il fornitore di attuatori MEMS annunciato da Oppo, DigitalOptics, ha detto che la produzione della sua “MEMS|CAM” cesserebbe in quanto l’azienda sta facendo una ristrutturazione.

Il brevetto Apple sull’attuatore di autofocus MEMS è stato presentato in Ottobre 2012 e credita Richard J. Topliss come suo inventore.

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