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減少自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率

（映維網(wǎng)Nweon?2023年08月23日）The Verge曾在今年3月報(bào)道稱，Meta計(jì)劃在2025年推出第一副包含顯示器的智能眼鏡，同時(shí)推出一款用于控制所述設(shè)備的神經(jīng)接口智能手表。在名為“Camera device assembled with lens-to-sensor distance that reduces auto-focusing actuation power”的專利申請(qǐng)中，這家公司就介紹了可用于XR系統(tǒng)的智能手表，主要是針對(duì)智能手表搭載的攝像頭。

Meta指出，在典型用例中，攝像設(shè)備面朝前方，鏡頭與圖像傳感器在光學(xué)系列中處于水平姿勢(shì)。但當(dāng)鏡頭處于水平姿勢(shì)時(shí)，鏡頭通常不在其超焦位置。有兩個(gè)主要原因會(huì)影響鏡頭和攝像頭設(shè)備中圖像傳感器之間的距離，從而影響自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率的水平。

第一個(gè)原因是鏡頭在鏡頭向上姿態(tài)和鏡頭向前姿態(tài)之間的運(yùn)動(dòng)。鏡頭通常與載體相結(jié)合，并且，在攝像頭設(shè)備的向上姿態(tài)下，由于重力，載體向下移動(dòng)。

第二個(gè)原因是在攝像頭設(shè)備的典型操作過(guò)程中鏡頭的熱移。鏡頭設(shè)計(jì)及其性能通常在室溫下進(jìn)行測(cè)試。然而，當(dāng)放置在電子可穿戴設(shè)備中時(shí)，攝像頭設(shè)備通?？梢栽诟叩臏囟认鹿ぷ鳌ｋ娮涌纱┐髟O(shè)備內(nèi)部的較高溫度可導(dǎo)致攝像頭鏡頭相對(duì)于圖像傳感器的額外移位。

所以，可以以特定方式組裝設(shè)備，以減少自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率。在組裝過(guò)程中，鏡頭組件組裝成具有平行于重力的光軸，并且定位為沿著光軸相對(duì)于支撐組件具有偏移。偏移是在攝像頭設(shè)備的組裝期間確定，使得當(dāng)攝像頭設(shè)備以垂直于重力的旋轉(zhuǎn)光軸定向時(shí)，鏡頭組件相對(duì)于圖像傳感器定位在中性位置，而不對(duì)鏡頭組件施加激活。

圖1A是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例腕帶系統(tǒng)100的俯視圖。圖1B是圖1A的示例腕帶系統(tǒng)100的側(cè)視圖。腕帶系統(tǒng)100可以佩戴在用戶的手腕或手臂上，并可以在人工現(xiàn)實(shí)環(huán)境中運(yùn)行。

在一個(gè)實(shí)施例中，表體104可以通信耦合到頭顯。前置攝像頭設(shè)備115A和/或后置攝像頭設(shè)備115B可捕獲描述局部區(qū)域的數(shù)據(jù)，例如圍繞前置攝像頭設(shè)備115A和/或后置攝像頭設(shè)備115B的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)廣角圖像。捕獲的數(shù)據(jù)可以傳送到頭顯，并顯示給用戶。。

根據(jù)Meta的發(fā)明，組裝前置攝像頭115A和后置攝像頭115B的組件，使得前置攝像頭115A和后置攝像頭115B能夠拍攝描述局部區(qū)域的圖像捕獲數(shù)據(jù)。所述前置攝像設(shè)備115A的至少一個(gè)鏡頭和后置攝像設(shè)備115B的至少一個(gè)鏡頭可自動(dòng)定位于其目標(biāo)位置。

前置攝像頭設(shè)備115A的向前姿態(tài)的目標(biāo)位置可以對(duì)應(yīng)于前置攝像頭設(shè)備115A的至少一個(gè)鏡頭對(duì)焦在其首選焦距位置。后置攝像頭115B的向前姿態(tài)的目標(biāo)位置可以對(duì)應(yīng)于后置攝像頭115B的至少一個(gè)鏡頭對(duì)焦于其在局部區(qū)域的超焦距離位置。

圖2是另一個(gè)示例腕帶系統(tǒng)200的透視圖。根據(jù)Meta的發(fā)明，攝像頭設(shè)備215的組裝使得當(dāng)攝像頭設(shè)備215處于前姿勢(shì)以拍攝描述局部區(qū)域的照片時(shí)，攝像頭設(shè)備215的鏡頭自動(dòng)定位在目標(biāo)位置。

圖3是攝像設(shè)備300的示例結(jié)構(gòu)的橫截面。所述攝像頭設(shè)備300配置為具有對(duì)焦組件和穩(wěn)定組件。對(duì)焦組件配置成使得鏡筒305在平行于所述鏡頭組件310的光軸302的方向上平移。對(duì)焦組件為攝像頭設(shè)備300提供自動(dòng)對(duì)焦功能。

對(duì)焦組件包括一個(gè)或多個(gè)恢復(fù)自動(dòng)對(duì)焦彈簧320，以及包括在磁性組件340中的多個(gè)磁鐵。穩(wěn)定組件配置成使鏡筒305(在垂直于光軸302的一個(gè)或多個(gè)方向上平移。穩(wěn)定組件可以穩(wěn)定通過(guò)鏡筒305投射到圖像傳感器355的圖像。

一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器330配置為向鏡頭組件310的一個(gè)或多個(gè)鏡頭提供自動(dòng)對(duì)焦。一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器330消耗自動(dòng)對(duì)焦致動(dòng)電源，同時(shí)向鏡頭組件310的一個(gè)或多個(gè)鏡頭提供自動(dòng)對(duì)焦。為了減少自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功耗，在攝像頭設(shè)備300的組裝期間控制透鏡組件、載體325和一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器330沿光軸302的相對(duì)位置。

在組裝期間，可以通過(guò)使用透鏡間隔件（圖3中未示出）來(lái)控制透鏡組件310、載體325和一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器330沿著光軸302的相對(duì)位置。當(dāng)鏡頭組件310和鏡筒305準(zhǔn)備在攝像設(shè)備300的組裝期間結(jié)合到載體325時(shí)，鏡頭間隔件可以配置為將鏡頭組件310的一個(gè)或多個(gè)鏡頭保持在適當(dāng)位置。

根據(jù)Meta的發(fā)明，在組裝攝像頭設(shè)備300的過(guò)程中，使得在攝像頭設(shè)備300處于向上姿態(tài)時(shí)，在鏡頭組件310和圖像傳感器355之間沿著光軸302實(shí)現(xiàn)特定距離304。通過(guò)在裝配攝像頭設(shè)備300時(shí)設(shè)置距離304，當(dāng)攝像頭設(shè)備300處于前向姿態(tài)時(shí)，鏡頭組件310處于超焦位置，同時(shí)消耗低于規(guī)定閾值水平的自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)攝像頭設(shè)備300處于前向姿態(tài)時(shí)，鏡頭組件310自動(dòng)處于超焦位置，而不消耗任何自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率。所述鏡頭組件310與所述圖像傳感器355之間的距離304可定義為沿光軸302之間的距離，所述面向所述鏡頭組件310的圖像傳感器355的表面與所述鏡頭組件310中最靠近所述圖像傳感器355的表面之間的距離。

磁性組件340的多個(gè)磁鐵可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)利用磁場(chǎng)，可在不消耗任何自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率的情況下沿光軸302平移鏡筒305和/或垂直于光軸302將鏡頭組件310對(duì)焦至超焦距離。多個(gè)磁體中的每個(gè)磁體可以是不同的大小或相同的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁鐵圍繞光軸302彎曲。

圖4A是在組裝攝像頭設(shè)備期間，攝像頭設(shè)備的示例屏蔽殼405的截面400。所述屏蔽殼405可以是圖3中所述攝像設(shè)備300的屏蔽殼315的實(shí)施例。

圖4A中的屏蔽殼405示出用于在鏡筒和鏡頭組件在攝像頭設(shè)備內(nèi)定位之前組裝攝像頭設(shè)備的步驟。如圖4A所示，致動(dòng)器410處于向上姿勢(shì)。注意，由于重力作用，載流子415可沿光軸402處于較低的相對(duì)位置。由于重力引起的載體415的位移可以由致動(dòng)器彈簧420的一個(gè)或多個(gè)特征確定。

圖4B是在組裝攝像頭設(shè)備期間具有鏡頭組件430的攝像頭設(shè)備的示例橫截面425。鏡頭組件430可以是鏡頭組件305的實(shí)施例。鏡頭組件430沿著光軸402的特定高度可以在使用支撐組件組裝攝像頭設(shè)備期間實(shí)現(xiàn)。

偏移量432可以定義為耦合到屏蔽殼405的致動(dòng)器支架437的內(nèi)表面與最靠近致動(dòng)器支架437的內(nèi)表面的鏡頭組件430中的鏡頭表面之間的距離。

在裝配攝像頭設(shè)備期間，可以基于鏡頭支架435和致動(dòng)器支架437沿光軸402的特定高度來(lái)控制偏移量432，鏡頭組件430的實(shí)現(xiàn)偏移量432將減少自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)功率。

在一個(gè)實(shí)施例中，可以確定鏡頭組件430沿光軸402的偏移量432，使得當(dāng)攝像頭設(shè)備處于前向姿態(tài)時(shí)，不施加自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)電源來(lái)使鏡頭組件430在超焦距處對(duì)焦。換句話說(shuō)，通過(guò)確定支撐組件的一個(gè)或多個(gè)組件沿光軸402的一個(gè)或多個(gè)特定高度并設(shè)置偏移量432，鏡頭組件430可以在不施加任何自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)電源的情況下自動(dòng)處于其超焦位置。

圖4C是攝像頭設(shè)備的橫截面，其鏡頭組件430按照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在攝像頭裝置組裝期間以向上姿態(tài)組裝并與圖像傳感器450對(duì)齊。在組裝攝像頭設(shè)備的這一步驟中，可以執(zhí)行主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。鏡頭組件430垂直于圖像傳感器450的平面定位。另外，鏡頭組件430的光軸402位于圖像傳感器450的幾何中心。

圖4D是當(dāng)攝像頭設(shè)備完全組裝時(shí)，鏡頭組件430處于前姿勢(shì)的攝像頭裝置的截面465。所述攝像設(shè)備的截面465對(duì)應(yīng)于所述攝像設(shè)備的最典型用例，其中所述鏡頭組件430的一個(gè)或多個(gè)鏡頭同樣處于水平姿勢(shì)。

如上所述，在組裝攝像頭設(shè)備期間，鏡頭組件的定位同時(shí)可以考慮攝像頭設(shè)備操作的熱效應(yīng)，從而校準(zhǔn)鏡頭組件的目標(biāo)位置以在特定溫度范圍內(nèi)發(fā)生。

圖5示出了攝像頭設(shè)備的鏡頭組件的熱位移的曲線圖500。

根據(jù)圖500，可以預(yù)計(jì)在攝像頭設(shè)備的典型用例中，鏡頭組件將從攝像頭設(shè)備內(nèi)的圖像傳感器移動(dòng)約20 μ m，以便鏡頭組件將焦點(diǎn)保持在圖像傳感器上。因此，在組裝攝像頭設(shè)備期間，當(dāng)確定鏡頭組件和圖像傳感器之間的距離時(shí)，可以考慮預(yù)期的熱位移。距離可以通過(guò)鏡頭組件相對(duì)于圖像傳感器的預(yù)期熱位移而增加。

因此，距離可以通過(guò)特定的量額外調(diào)整，從而抵消在較高操作溫度下鏡頭組件310的修改焦距的影響。

相關(guān)專利：Meta Patent | Camera device assembled with lens-to-sensor distance that reduces auto-focusing actuation power

https://patent.nweon.com/29274

名為“Camera device assembled with lens-to-sensor distance that reduces auto-focusing actuation power”的Meta專利申請(qǐng)最初在2022年1月提交，并在日前由美國(guó)專利商標(biāo)局公布。

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原文鏈接：https://news.nweon.com/111881