アップル、ディスプレイ越しに作動する指紋センサーの特許を取得、「iPhone 8」の技術を示唆

Appleは火曜日に特許を取得しました。最近の噂が真実であれば、この特許は来年のiPhoneモデルに採用される可能性があります。具体的には、Appleはデバイスの画面などの構造を通して正確な読み取りが可能な指紋センサーに関する知的財産権を取得しました。

米国特許商標庁が発表したように、Appleの米国特許番号9,460,332に記載されている「静電レンズを含む静電容量式指紋センサー」の技術は、来年のiPhoneのデザインの噂に伴う大きな設計上のハードルに対する解決策を提供する。

報道によると、2017年のiPhoneでは象徴的なホームボタンが廃止され、エッジツーエッジのOLEDディスプレイで構成された「フルスクリーンフェイス」が採用されるとのこと。現行のiPhoneやiPadに搭載されている物理的なTouch IDモジュールの代わりに、Appleはおそらく同じ機能を持つ仮想ボタンを開発中だと言われている。

ホームボタンは、2007年に最初のiPhoneが発売されて以来、Appleのポータブルデバイスラインナップの主力となっている。当初は「ホームに戻る」コマンドを実行するようにマッピングされていたホームボタンの機能は、Siriを起動したり、内蔵のTouch ID指紋センサーを介してセキュリティを制御したりするように拡張されている。

ソフトウェアコマンドはグラフィカルボタン（または最新の3D Touchスクリーンの押下）で簡単に再現できますが、Appleがホームボタンのない端末に、現在では標準となっているTouch ID指紋認証技術をどのように統合する計画だったのかは不明でした。本日発表された特許は、空間の隙間を通して動作する静電容量式センサー技術を導入することで設計上の課題を克服し、将来のTouch IDモジュールをiPhoneのディスプレイ裏に配置することを可能にします。

一般的な指紋センサーでは、ユーザーが指を置く接触面と静電容量式センサーアレイが離れているため、指の電界がぼやけてしまいます。その結果、指紋画像の解像度が低下し、認識精度が低下する可能性があります。

隙間によるぼやけを軽減するため、Appleは静電レンズの使用を提案しています。これは、1つまたは複数のパターン化された導電層と簡単に説明できます。この層は、位置、相対電圧、形状に応じて、ユーザーの指に関連する電界を整形または曲げることができます。この曲げにより、指の電界が誘電体層または空間を通過する際に生じる自然な分散を​​相殺できる場合があります。

Appleの説明によると、指の特定の点に関連する電界は円錐として表すことができます。接触面から見ると、これらの円錐はそれぞれの頂点から広がり、互いに混ざり合うことで、前述のようなぼやけが生じます。この例をさらに進めると、静電レンズは、形状のない円錐を受光し、形状のある円錐を生成するように調整されています。この円錐は、その後、複数のセンシング素子に分散され、ユーザーの指紋の正確な画像を生成します。

しかし、静電容量方式の設計には一つ注意点があります。Appleによると、ユーザーの指に交流または直流電圧を供給し、指を電気的に結合させ、指とセンサーアレイの間に所定の電位差を与えるには、駆動リングが必要だということです。同様のソリューションは、既存のTouch IDハードウェアにも採用されています。

この文書では、単一パターンのソリューションから複数のセンサーを搭載したシステムまで、様々なシステム構成の可能性について詳細に説明しています。最も重要なのは、この特許が、ディスプレイなどの内部コンポーネントの干渉によって生じるぼやけを補正するために静電レンズを使用するシナリオをカバーしている点です。

Appleが将来のiPhoneに静電レンズを採用する予定があるのか​​どうか、あるいはこの技術のバージョンがすでに現在のTouch IDのバージョンに存在しているのかどうかは不明だが、このIPは「フルスクリーンの顔」デザインの実現に大いに役立つだろう。

本日の特許は、より大きなパズルのピースの一つに過ぎない可能性が高いでしょう。なぜなら、指紋センサーを端末の画面裏に隠すには、現代の技術をはるかに超える数々の改良が必要になるからです。例えば、すっきりとしたディスプレイ面を実現するためには、Touch IDの駆動リングをディスプレイのカバーガラスに完全に統合するか、あるいはおそらくはガラスから削除する必要があります。

Appleの静電レンズの特許は2014年9月に初めて申請され、発明者はJean-Marie Bussat氏とされている。