苹果获「自由摺叠光学系统」专利，为 iPhone 潜望式镜头提供新设计

多年来，三星透过收购 CorePhotonics 所获得的专利来阻止苹果将潜望式镜头导入 iPhone 当中；不过在 2021 年 9 月时，LG Innotek 成功地让 CorePhotonics 专利宣告失效，且在 2023 年 9 月时，苹果成功地绕过三星变焦相机专利，推出了首款搭载潜望式镜头的 iPhone 15 Pro Max 机款。

现在，美国专利商标局也正是授予苹果一项名为"自由摺叠光学系统"（Freeform Folded Optical System）的新专利，这项专利可望为苹果未来的前望式相机设计提供全新的方式。

在专利文件中显示，使用小封装尺寸的相机实现更高解析度，通常需要使用小像素尺寸的影像感测器，以及良好、紧凑的成像镜头系统。现在技术进步已经实现了影像感测器像素尺寸的减小，但随着影像感测器变得更加紧凑和强大，对具有改进的成像品质性能的紧凑成像镜头系统需求也随之增加。

除此之外，人们越来越希望小型相机配备更高解析度或更大像素尺寸的影像感测器，但又能同时维持足够紧凑的模组，适用于便携式电子设备。从光学系统设计的角度来看，挑战是提供一种能够在小型相机施加的物理限制下捕捉高亮度、高解析度影像的光学系统。

苹果这次获得的专利涵盖了一种自由形状摺叠的光学系统，这项系统可用于 iPhone 或 iPad 等行动装置当中的小型相机。其中也描述了自由摺叠光学系统的实施例子，其包括两个具有光焦度的自由曲面稜镜，且在棱镜之间没有透镜堆叠。

至少一个自由形状棱镜被配置为将光学系统的光轴摺叠两次。因此自由形状摺叠光学系统的实施例将光轴摺叠三或四次。将自由曲面棱镜中的光轴摺叠三到四次，可以实现望远镜头应用所需的长焦距，而无需在棱镜之间添加额外的镜头元件。与传统摺叠透镜系统相比，"自由摺叠光学系统"可降低 Z 轴高度。

摺叠光学系统包括两个自由曲面棱镜。在至少一些实施例中，每个自由形状棱镜由光学塑胶材料形成。每个自由曲面稜镜有三个以上的表面，然而该专利中只展示了每个自由曲面棱镜的三个表面。

第一自由曲面棱镜具有第一表面，该第一表面是透射全内反射（TIR）表面，其透射从物场接收的光并反射从第一自由曲面棱镜的第二表面接收的光 TIR 到第一自由曲面稜镜的第三表面。

第一自由曲面棱镜的第二表面是涂覆有镜面涂层的反射表面，其将透过第一自由曲面棱镜的第一表面接收的光反射回到第一自由曲面棱镜的第一表面。

第一自由曲面棱镜的第三面是透射从第一自由曲面棱镜的第一个表面接收的光的透射表面。因此，第一自由曲面棱镜将光轴摺叠两次，一次在第二表面处，另一次在第一表面处。第一自由曲面稜镜的三个表面中的至少一个是自由曲面。

（图片来源：美国专利商标局）