木曜日に公開されたアップルの特許出願は、同社が、より薄型の端末設計につながる可能性のある斬新な背面感知構成を備えた、アップル社内で3D Touchと呼ばれる高度な力検出技術に引き続き関心を寄せていることを裏付けている。
米国特許商標庁が公開した Apple の「タッチスクリーン デバイスにおける背面の力の検出」の申請では、背面のユーザー入力を検出するために力センサーを統合および調整する方法が詳細に説明されています。
背面からの力入力の検出と連携して、内蔵センサーは通常使用時に生じる潜在的なひずみを測定する役割を担い、前面からの計測値の不正確さにつながる可能性があります。このような構成により、力の押し込み操作時にたわみが生じやすい極めて薄い筐体設計の実現が可能になります。
3D Touchのような現在の最先端技術は、スマートフォンのディスプレイまたはカバーガラスの上、近く、または下に力覚センサー層を統合します。Appleの現在のソリューションは、iPhoneのカバーガラスとバックライトに埋め込まれた硬質金属センサー層との間の静電容量の微小な変化を測定し、マッピングすることで力を検知します。
ディスプレイ上部に配置された独立したマルチタッチ静電容量センサーは、3D Touchにおいて、力覚ジェスチャー中に指の位置を検知することで2つの役割を果たします。システムの主要な操作コンポーネントは、Taptic Engineと呼ばれる触覚フィードバックモジュールによって構成されています。
出典: USPTO
Appleが本日提出した書類で指摘したように、ユーザーがフォースジェスチャーを行うと、意図せずデバイスの背面を曲げたり、過度の圧力をかけたりすることで、筐体が変形する可能性があります。ユーザーの押下力が強すぎたり、デバイスが薄すぎたりすると、この変形がフォースセンサーに伝わり、誤った読み取りにつながる可能性があります。
このような事態を防ぐために、メーカーはスマートフォンの筐体を強化するために、より剛性の高い素材を使用したり、背面ハウジングに厚みを加えたりすることができます。しかし、Appleは、これらの解決策は端末のデザインに不要な厚みを加え、製造プロセスにコストを追加し、背面センサーの実装を制限する可能性があると指摘しています。実際、この発明の成功は、デバイス内部を通して加えられた力を検知することにかかっています。
代わりに、本発明は、ハウジングに追加の剛性を付与せず、あるいは剛性を低下させ、力覚センサーとタッチセンサーを校正することで、背面入力を含む正確な印加力マップを生成することを提案する。場合によっては、力覚センサーはバッテリーパックやロジックボードなどの内部構造を考慮して校正されることもある。
背面側の潜在的な力入力ゾーン。
力覚センサーまたはひずみセンサーは、局所的でない静電容量の変化を検出するように設計されているため、デバイスの上部に加えられた力と、デバイスの下部に加えられた力、あるいは両側に同時に加えられた力を区別することは困難です。そのため、現在の3D Touchと同様に、このシステムは力覚とタッチ入力データを相関させ、前面入力に対して高度に局所的な応答を実現します。この技術を非相関イベントにも拡張することで、背面圧力の追跡が可能になりました。
具体的には、力の測定値とタッチ入力の測定値を照合することで、特定のユーザーインタラクションが前面向けか背面向けかを判断します。これは、タッチ接触が、適用された力のマップの位置と強度と一致するかどうかを判断することで実現されます。
タッチ接触が、加えられた力から所定の閾値距離以内にある場合、そのイベントは前面入力とみなされます。逆に、タッチと力の測定値が互いに相関しない場合は、デバイスの背面に力が加えられている可能性が高いことを意味します。本発明は、より具体的なシナリオに加え、システムがユーザーの意図を正確に解釈できるように設計された代替実施形態についても詳述します。
この情報を利用することで、提案されたソリューションは、背面入力を無視するか、背面からの力による様々な特殊なアクションをトリガーするかを選択できます。背面タッチセンサーがないため、このシステムは3D Touchほどきめ細やかではなく、入力はより広い領域、つまり「ゾーン」に限定されます。
それでも、前述の背面フォース入力は、デバイスの背面ハウジングの半分、4分の1、あるいはスライスに限定される場合でも、3D Touch風の多様なオプションを提供します。さらに、これらの背面セグメントはスワイプ操作などの移動ジェスチャーもサポートする可能性があり、より複雑な操作オプションが実現される可能性があります。
Appleが将来のデバイスに背面の力覚センサーを実装する予定があるかどうかは不明です。3D TouchはiPhone 6sで導入されましたが、まだ初期段階にあります。
現在のiOSバージョンでは、3D TouchはPeekとPopを含むいくつかの感圧コントロールに利用されています。PeekとPopは、指の圧力の増加に応じてソフトウェアの応答が直線的に変化するユーザーインターフェース機能です。例えば、ハイパーリンクなどのインタラクティブな画面上のオブジェクトを軽く押すと、新しい一時的なSafariウィンドウが開き、ユーザーはそのコンテンツを「覗き込む」ことができます。強く押すと、フローティングUIパネルが全画面表示に「ポップ」します。
多くのファーストパーティおよびサードパーティ製アプリがこの技術を活用しているものの、Appleが「次世代のマルチタッチ」と謳うUI技術のユーザーによる導入は遅れています。しかし、ホームボタンのないこの新フラッグシップモデルは、フォースジェスチャーに大きく依存しているため、iPhone Xでは状況が変化する可能性が高いでしょう。
Apple の背面力入力特許申請は 2017 年 3 月に初めて申請され、Golnaz Abdollahian 氏とマルチタッチの第一人者 Wayne C. Westerman 氏が発明者として名を連ねています。
