Appleのディスプレイ技術により、ユーザーは空中の3Dオブジェクトとインタラクションできる

木曜日に発見された文書には、ユーザーが空中の物体に「触れる」ことができ、高度なホログラムのような錯覚を呈示するインタラクティブな3次元ディスプレイシステムについて説明されている。

米国特許商標庁は、タッチ、スワイプ、その他のジェスチャーで操作できる3D画像と思われるものをユーザーに提示する方法を詳述した「インタラクティブ3次元表示システム」に関するAppleの特許出願を公開した。

実際には、Appleの発明は、様々な既知のディスプレイ技術と多数のセンサーを用いて、疑似ホログラムを提示します。この技術の基盤は、人気のUFO型ミラーボックスにあります。このミラーボックスは、中に置かれた物体の360度3D画像を「投影」します。ユーザーにとっては、イチゴ、石、その他の固体がボックス中央の開口部のすぐ上に浮かんでいるように見えます。

一般的なミラーボックスは視覚的な錯覚のみを利用して機能しますが、Apple のソリューションはもう少し複雑です。

この技術は3つの部分で構成されています。1つは主要な3D画像を生成する表示システム、もう1つは空中で最初の画像を二次的な3D画像に変換する光学系、そしてもう1つはユーザー入力を記録するセンサーアセンブリです。サポート構造には、フィードバックを容易にするための処理ユニットと制御回路が含まれます。

まず、投影される画像はデジタルであり、物理的な物体の反射ではありません。Appleは、赤外線レーザーなどの発光デバイスが非線形結晶などの媒体に画像を投影するシステムについて説明しています。

媒体自体は、通過する光の光周波数アップコンバータとして機能する可能性があります。適切に構成されていれば、媒体は赤外線レーザー光を混合し、可視スペクトルにアップコンバートすることで、一次3D画像を作成できます。

文献によると、非線形媒質は前述のミラーボックスのように、2枚の放物面鏡の間に配置されています。一次像は上部の鏡で反射され、下部の鏡へと送られ、最終的に上部の鏡の穴から出ます。この内部反射の結果、上部の鏡のすぐ上にホログラムのような二次像が現れます。

次に、3D入力検出システムがユーザーのモーションデータを収集し、変換します。3D空間での動きを検出するために、赤外線、紫外線、X線などのレーザーが、下部ミラーアセンブリ内に配置されたビームエクスパンダーに結合されます。レーザーは上部ミラーからビームを発射し、ユーザーの手、指、またはその他の操作対象に照射します。反射光は画像センサーによって収集され、オンボードプロセッサによって位置データに変換されます。

コントロールサーフェスの位置を絞り込むだけでなく、「ピンチ・トゥ・ズーム」やスワイプ、プレスなどのジェスチャーを追跡するためのセンサーも配置できます。これらのデータはフィードバック機構に送られ、それに応じてメインの3D画像が調整されます。

Appleの3D画像表示および追跡システムは、2011年にMicrosoft Researchが発表した360度表示可能なディスプレイに似ています。上で見てきたように、「Vermeer」と呼ばれるこのシステムは、Appleの発明と同じコンセプトを多く使用して、かなり高解像度のインタラクティブ画像を実現しています。

Apple のインタラクティブ 3D 画像ディスプレイの特許申請は 2012 年に初めて提出され、Christoph H. Krah 氏と Marduke Yousefpor 氏が発明者として認められています。