一部の iPhone モデルで提供される 3D Touch の圧力感度は将来のモデルで改善される可能性があり、Apple は VCSEL 技術を使用して指の押下によって生じる表面のたわみを監視したり、Taptic Engine の効果を分析および監視したりすることを検討しています。
iPhoneに3D Touchが追加されたことで、ユーザーは通知やアプリを操作する方法がさらに増えました。例えば、アプリを起動して長い手順を踏むことなく、簡単な操作を実行できるようになりました。このようなシステムには圧力感知ディスプレイが必要ですが、通常の使用には十分ですが、Appleはさらに一歩進化できると考えています。
米国特許商標庁が火曜日に認可した「強度パターンによって方向を変えた光の強度を監視することによる動きの感知」と題する特許は、表面に塗布されたパターンを利用して質量の変位を追跡する方法を説明している。
この異例の技術特許において、Appleは、監視したい表面にパターンを生成して配置できると説明しています。このパターンは、赤外線吸収インクを用いて作られる可能性があり、表面全体に塗布され、ポイントごとにパターンが変化するように生成されるため、追跡が容易になります。
このパターンは、光吸収要素と反射要素の両方を持たせたり、「多層反射防止コーティング」を施したり、反射率のレベルを変えたりすることもできる。
一対の垂直共振器面発光レーザー(VCSEL)アレイを用いて、2つの異なる方向から光を照射し、パターンを照射します。反射光は一対の光検出器によって検出されます。重要なのは、各VCSELがそれぞれ1つの光検出器とペアになっており、各VCSELがパターンを照射する際に、もう一方のセンサーではなく、対応するセンサーによって検出されることです。
圧力を受けて変位したときに発生する可能性のあるパターンの変化を示す画像
表面に圧力が加わり変形すると、各センサーはパターンの変化を追跡し、表面のたわみ量を監視できます。ディスプレイの場合、2軸のデータを取得することで、変形量だけでなく、変形の中心がどこにあるかを正確に特定できる可能性があります。
Appleは、このようなシステムにより、従来の「ホールセンサー」を用いた変位測定システムを回避できると考えている。ホールセンサーは、磁場の検出によってセンサーに対する物体の位置の変化を計測する。ホールセンサーには「変位感度のデッドゾーン」が存在する可能性があり、外部磁場の干渉を受ける可能性もあると指摘されている。これは、iPhoneのような複数の磁石と、そもそも磁場を生成する電子機器を搭載したデバイスにとっては問題となる。
特許では、このシステムを触覚フィードバックシステムと組み合わせて使用することについて言及されていますが、その理由は明確には示されていません。おそらく、指で押したかどうかに関わらず、表面における触覚フィードバックの効果をモニタリングしたり、あるいは単に触覚フィードバックがユーザーとディスプレイのインタラクションに及ぼす悪影響を最小限に抑えたりするために使用されると考えられます。
Apple は、USPTO に多数の特許を定期的に申請しており、それらの申請は同社の関心領域を決定するために使用できるものの、将来の製品やサービスにそのようなシステムが実装されるかどうかはまったく保証されていません。
TrueDepthカメラアレイは、AppleのVCSEL技術の最も顕著な用途の1つです。
VCSELは既にApple製品の重要な部品となっており、最もよく知られているのはFace IDです。Face IDでは、TrueDepthカメラシステムを介してユーザーの顔をスキャンし、生体認証を行うために使用されています。この部品の重要性は非常に高く、AppleはAdvanced Manufacturing FundからVCSELメーカーであるFinisarに3億9,000万ドルを投資しました。
12月に提出された特許出願によると、AppleはiPhoneにおいてVCSELを他の用途に活用し、カメラセンサーと他のコンポーネント間の通信を補助する技術の開発を検討しているようだ。理論的には、これにより光学式手ぶれ補正システムに用いられるホール効果センサーに影響を与える電気信号の数を減らすことができ、同時にカメラの突起部のサイズも縮小できる可能性がある。