Apple が音響イメージングを利用してディスプレイ全体を指紋リーダーにする可能性を検討しているため、スマートフォンの画面のすっきりした外観を損なう可能性のあるホームボタン内の指紋リーダーを必要とせずに、Touch ID が iPhone に戻ってくる可能性があります。
AppleはiPhone XでTouch IDをFace IDに置き換えました。Face IDはTouch IDに比べて誤検知率がはるかに低いと言われており、iPhoneの生体認証システムのアップグレードとして理想的です。TrueDepthカメラアレイの採用により、iPhoneの前面に指紋リーダーを設置する必要がなくなり、エッジツーエッジディスプレイの採用が妨げられるだけでなく、iPhoneの電源をオフにした際に本来はクリアなディスプレイに新たな要素が加わることになります。
Face IDはTouch IDよりも全体的に改善されていますが、iPhoneを見ずにロック解除したり、ポケットに入れたままロック解除したりといった、Touch IDの方が優れている点がいくつかあります。また、日中、デバイスで認証したいと思っても、他人の目に触れる前にデバイスを取り出すのは失礼な場合があります。
Appleは、Androidベンダーの設計思想に倣ってiPhoneの別の場所に指紋リーダーを搭載する機会もあったが、あえてそれを完全に削除することを選択した。2つの特許は、AppleがiPhone XSのような外観を維持しながらTouch IDを復活させる方法をまだ検討中であることを示唆している。
米国特許商標庁が火曜日に付与した最初の特許は、「入力面の生体認証画像化方法」と題され、表面の音響画像化システムを効果的に記述しています。複数の音響トランスデューサーを組み合わせて表面を特定の方法で振動させることで、ディスプレイ全体を指紋リーダーとして効果的に活用できます。
トランスデューサーからの波は指紋の隆起部に接触し、表面における波の伝わり方を変え、反射波を跳ね返します。画像リゾルバーは、ディスプレイ内の他の音響トランスデューサーから収集した電気信号を用いて、ディスプレイに接触している要素の全体像、ひいては指紋の隆起部の位置を特定します。
トランスデューサーの配置と、指紋と相互作用しながら波がどのように伝わるかを示す例。
接触する隆起の位置とサイズを知ることにより、画像リゾルバは指紋または拇印の画像を生成でき、その後、認証のために登録されたバージョンと比較することができます。
特許では、Apple は、波の発生前後の電気信号用のフィルタ、画像リゾルバ用のランプ フィルタ、ディスプレイの特定の定義された領域にパルスを向けるための「実質的に平面の波面」の使用、およびリッジ検出を最大化するために特定の角度に沿って向けられることなどを追加しています。
その他の要素としては、ディスプレイのタッチ入力センサーを使用して、ユーザーが指で画面を押した領域を特定し、ディスプレイ全体を調べることなくより詳細なスキャンを行うことなどが挙げられます。また、プリアンプ、ゲイン補正フィルタ、接触領域のラドン変換の使用も提案されています。
同じ日に付与され、「音響波の空間復調のための音響画像化システム」という名称の 2 番目の特許は、トランスデューサの配置に関してより詳細に説明されていることを除いて、比較的類似した技術で同じ主題領域をカバーしています。
2組のトランスデューサーが表面に接触するよう戦略的に配置され、1組目は波動で表面を変形させ、2組目はその変形を測定します。これにより生成された電気信号は指紋として解釈され、さらに復調されて画像が生成されます。
このテーマのバリエーションとしては、トランスデューサー群間の距離を入力面の材料特性に基づいて決定したり、機械波の波長の4分の1にしたり、機械波の伝搬速度に基づいて決定したりする方法があります。また、トランスデューサー群を入力層の底面に取り付け、トランスデューサーを電気刺激によって伸縮する材料で構成することも提案されています。
この特定の特許では、検出される物体は「指」であると明示的に示唆されていますが、ユーザー入力面は「ガラス、サファイア、または金属」で形成でき、明らかな用途はタッチ対応ディスプレイです。
タッチ入力面と接触する音響イメージングシステムの2つの断面
Apple は毎週多数の特許や申請書を USPTO に提出しており、提出された内容が必ずしも将来の Apple 製品やサービスに反映されるわけではないものの、同社の研究にとって興味深い分野を示していることは確かです。
Appleが音響ベースのフルスクリーン指紋リーダーの開発可能性を探ったのは今回が初めてではない。2月には「入力デバイスの画像化のための音響パルス符号化」に関する特許を取得しており、これは今回の出願と実質的に同様のシステムについて説明している。
2017年2月には、「音響イメージングシステムアーキテクチャ」が提案され、トランスデューサーからの音響パルスと音響波を用いて、表面に接触する物体の反射に基づく分析を行うことが示唆されました。また、2017年8月には、音響イメージングを用いたディスプレイ下指紋認識技術に関する別の提案が発表されましたが、この技術では、駆動モードと感知モードの両方で動作可能な統合型トランスデューサーコントローラーシステムが採用されていました。
