Appleのレーザー駆動型「奥行き認識」システムは、仮想キーボードやカメラのオートフォーカスに使用できる

木曜日に発見された特許出願により、Appleがレーザーと画像センサーを組み合わせて物体までの距離と奥行きを測定するシステムを検討していることがわかった。これにより、新たな仮想デバイス入力とカメラのオートフォーカス技術の開発が可能になるという。

2011年7月に米国特許商標庁に初めて出願されたこの発明は、「奥行き認識装置およびシステム」と題されており、距離と奥行きを測定するためにレーザーと最新の画像センサーの精度を活用する2部構成のソリューションを求めている。

特許の概要に記載されているように、このシステムは「扇形レーザービーム」をデジタルカメラなどの画像撮影システムと組み合わせて利用し、奥行きを計測します。このシステムが機能するには、レーザービームの形状を変化させ、カメラの視野の少なくとも一部と交差させる必要があります。この変化により、レーザーがシーンとどのように相互作用するかに基づいて、物体からの距離だけでなく、物体の特定の物理的特性も正確に測定できます。

レーザー光の挙動は比較的予測可能であるため、イメージングセンサーは視野をモニタリングし、レーザーが物体でどのように反射してセンサーに戻るかを観察することができます。カメラに対するレーザー光源のオフセットなど、いくつかの変数を考慮した後、捕捉された反射光を処理して各物体の深度を決定します。レーザー、カメラ、レンズの配置には複数の方法があり、その中には軸外レーザー照射を必要とする実施形態も含まれています。

特許の説明から：

一例では、画像取得装置は、レーザー光源をオフにしてビームが存在しない状態で第1画像を撮影し、次にレーザー光源をオンにしてビームを投影した状態で第2画像を撮影する。プロセッサは、これら2つの画像を解析してビームのみの画像を抽出する。別の例では、画像取得装置は波長フィルタや光学フィルタなどのフィルタを備え、ビーム波長とは異なる波長をフィルタリングする。この場合、ビームは画像の他の部分から分離または除去される。ビームの分離は、ビームの結果として得られる形状または変形形状を評価し、物体の奥行きを決定するのに役立つ。

レーザーはカメラの視野内にあります。

この特許には、この技術を適用できるシナリオが複数挙げられています。例えば、このシステムは、シーンの2次元表現や特定の物体の表面マップを作成するために使用できます。

さらに、このシステムはコンピュータやモバイルデバイス（AppleのiPhoneなど）に組み込むことも可能です。具体的には、本発明は「投影型コントロールパネル」と連携して、仮想キーボードやその他の仮想コントロールを作成することができます。この実施形態では、光パターンを表面に投影し、奥行き知覚システムを用いてユーザーの指の位置を検出します。

現在販売されているいわゆる「レーザーキーボード」とは異なり、Appleのシステムは制御されたレーザー光を用いて距離だけでなく奥行きも測定します。市場に出回っているほとんどの製品は、赤色などの色付きレーザーを用いて仮想キーボードを投影し、距離は赤外線ダイオードを用いて測定しています。

上記の用途に加えて、深度知覚システムは、省電力モードなど、ラップトップまたはデスクトップ コンピュータのさまざまな機能のトリガーとしても使用できます。

コンピュータトリガーの実施形態の図解。

最後に、特許では、本発明は、物体からの距離を決定し、その深さに焦点を合わせるようにレンズ要素を調整することにより、カメラの自動焦点合わせに使用できると記されている。

奥行き知覚システムの特許出願では、発明者として David S. Gere 氏を認定しています。