アップルは火曜日、iOSデバイスを対象とした2つの特許を取得した。1つは信号のドリフトを補正することで精度を高めた「タッチ&ホバー」ディスプレイパネルに関するもので、もう1つは携帯電話にシームレスに統合できる心拍数モニターに関するものだ。
タッチしてホバー
火曜日の特許のうち新しい方である、Apple の広範囲にわたる米国特許番号 8,614,693 の「タッチおよびホバー信号ドリフト補正」は、タッチスクリーン ディスプレイがホバーとタッチの両方のイベントを正確に判断できるシステムについて説明しています。
AppleのiPhoneやiPadなど、多くの最新のコンピューティングデバイスにはタッチパネルが搭載されており、これまでにないGUI操作とコントロールを実現することで、ユーザーエクスペリエンスを向上させ、定義づけています。一部のシステムでは、「ホバー」コントロールと呼ばれる機能も搭載されており、ユーザーはデバイスに実際に触れることなく操作できます。
これらのタッチセンシティブデバイスは、特殊な内部コンポーネントを使用することで、ユーザーの指やスタイラスなど、ディスプレイパネル上に浮かんでいる物体を認識できます。ホバーイベントが検出されると、デバイスはそれをタッチイベントとして処理し、従来のタッチ入力の一般的なルールに従って後続の操作を行います。例えば、特定のアプリ上でホバーイベントが発生した場合、そのアプリが起動することがあります。
ホバーセンシング技術の概要を説明します。これには、タッチパネルから広がる電界を生成できるドライバ制御システムも含まれます。指などの物体がこの電界を通過すると、センサーアレイ内のトレースラインの静電容量が変化します。この静電容量の変化を処理することで、システムはホバーイベントを検出できます。
Appleの特許に記載されているように、タッチ機能とホバー機能を1つのデバイスに統合することは、信頼性と精度を考慮すると難しい課題です。例えば、ユーザーは左手でスマートフォンを持ちながら、右手でホバーイベントを入力しているとします。その場合、ユーザーの左親指が誤って画面に触れたとしても、デバイスはそれをタッチイベントとして認識する可能性があります。
一実施形態では、タッチイベント補正を適用して誤タッチを無視することができます。iOSのパームリジェクション技術と同様に、タッチ信号補正は信号強度に基づいて動作を推測することで、ユーザーの意図をインテリジェントに判断できます。
例えば、上図のように、タッチパネルは象限に分割され、各象限でタッチとホバーの両方の静電容量信号が測定されます。信号の位置と飽和度、持続時間などの指標に基づいて、システムは操作を正当なタッチまたはホバーイベントとして分類できます。システムの管理は、事前に定義されたしきい値に基づく一連のルールによって行われます。
他の実施形態では、オブジェクトの形状とプロファイリングを実装してホバーイベントを解析することができます。例えば、ユーザーがアプリアイコンなどのUIアセットをポイントすると、タッチスクリーンのセンサーが「認識」した特定の形状プロファイルが生成されます。センサーパネルからのサイズと距離も、ユーザーがホバーイベントを意図的に呼び出すかどうかを判断に使用できます。また、静電容量と閾値ルールによって測定および処理される、同時タッチ/ホバーイベントおよびマルチホバーイベントのソリューションも提供されます。
Appleの特許は、タッチセンサーパネルにおける信号ドリフトの補正に特に焦点を当てています。タッチセンサーデバイスは、アレイ上へのタッチやホバリングによって生成されるベースライン静電容量(つまり、デバイスに物体が接触またはホバリングしていない状態)からの変化を測定します。周囲の温度、湿度、気圧などの環境要因は、システムの動作に大きな影響を与えます。部品の変位、膨張、収縮などの動作変化もベースライン静電容量に影響を与える可能性があります。
ベースライン容量のこれらの変化が、タッチまたはホバーイベントを示す測定値に重大な影響を及ぼす場合、それは信号ドリフトと呼ばれます。
信号ドリフトに対抗するため、Appleはタッチセンサーのベースライン静電容量を定期的にリセットする補正方法を提案しています。これにより、環境、動作、機械的な変化など、様々な要因による変化を補正できます。新しいベースラインが定義されると、システムはその変更を静電容量測定のしきい値に適用し、信号ドリフトを補正します。
一実施形態では、保護装置カバーなど、接地されたプレートでタッチパネルを使用しないときに覆うことができます。プレートが一時的にパネルを覆い、タッチやホバーイベントが記録されていない状態で、ベースライン読み取りを行い、その後信号ドリフト補正を適用することができます。
プレートが画面を覆っていない場合、ユーザーがデバイスに触れたり操作したりする可能性が高いため、再キャリブレーションは一時停止されます。また、デバイスが接地されたドックに接続されている場合、センサーパネルは再キャリブレーションを行うことができます。
別の実施形態では、デバイスはタッチとホバーの合間に動的に読み取りを行うことができます。オンボードセンサーを使用することで、再キャリブレーションシステムはベースラインをリセットする最適なタイミングをインテリジェントに選択できます。例えば、デバイスが動いていると判断された場合、またはタッチとホバーのイベントが記録されている場合、再キャリブレーションを一時停止することができます。デバイスが静止しており、タッチまたはホバーのイベントが認識されない場合、システムはベースライン信号ドリフトを設定することができます。
この特許では、タッチ/ホバーパネルの他の実装についても詳細に検討されており、タッチとホバーの切り替え、信号抵抗のキャリブレーション、感度変動の補正などが含まれています。また、カメラやオンボードモーションセンサーなどの様々な入力技術と、それらのディスプレイへの統合についても取り上げられています。
Appleが将来的にホバー操作を製品に組み込むかどうかは不明ですが、一部の企業はすでに独自のソリューションの開発に取り組んでいます。例えば、ライバルのSamsungは最近、Galaxy S4でホバー操作に基づくAir ViewとAir Gestures機能を発表しました。
Apple のタッチおよびホバー センサー パネルの特許は 2010 年に初めて申請され、Brian Michael King、Omar Leung、Paul G. Puskarich、Jeffrey Traer Bernstein、Andrea Mucignat、Avi E. Cieplinski、Muhammad U. Choudry、Praveen R. Subramani、Marc J. Piche、David T. Amm、および Duncan Robert Kerr が発明者として名を連ねています。
心拍数モニター
心拍モニターに関しては、Appleの米国特許番号8,615,290「シームレスに埋め込まれた心拍モニター」は、 2010年にAppleInsiderがこの技術の応用について最初に報じた時からほとんど変わっていない。この特許は、ユーザーの心電図データを読み取るセンサーを採用しており、そのデータを使ってユーザーを認証したり、ユーザーの気分を示したりすることができる。
Appleの発明は、基本的に、デバイス筐体の金属導電部に埋め込まれたセンサーによって心拍信号を測定するというものです。センサーのリード線は、筐体内部、場合によっては画面ベゼル内に隠したり埋め込んだりすることが可能です。これらのリード線は、特定のユーザーの心臓に固有の微小な電気信号を拾い、十分な識別手段を提供できるほどの精度で測定できます。
最新のアップル特許は、同社が、保存または記憶されたコードではなく、ユーザーの身体に依存する、導入可能な生体認証セキュリティソリューションを積極的に調査していることを示す証拠であり、そうしたシステムの一つが Touch ID 指紋リーダーである。
Appleは、この特許の発明者として、Gloria Lin氏、Taido Nakajima氏、Pareet Rahul氏、Andrew Hodge氏を認定しています。この特許は2009年に出願されました。