将来の iPhone は前面と背面の 3D Touch 力検出機能を搭載する可能性があります

木曜日に公開されたAppleの特許出願は、携帯電話の設計の薄型化につながる可能性のある斬新なバックセンシング構成を備えた、Apple用語で3Dタッチと呼ばれる高度な力検出技術に同社が引き続き関心を持っていることを裏付けている。

米国特許商標庁によって発行され、Apple のの申請「タッチスクリーンデバイスにおける背面の力の検出」では、背面のユーザー入力を検出するために力センサーを統合および校正する方法について詳しく説明します。

統合センサーは、背面からの力入力の検出と連携して、不正確な前面の読み取りにつながる可能性のある通常使用中の潜在的なひずみを測定する役割を果たします。このような構成により、プレス操作中に曲がりやすい非常に薄いシャーシ設計の実装が可能になります。

3D Touch などの現在の最先端テクノロジーは、スマートフォンのディスプレイまたはカバーガラスの上、近く、または下に力感知層を統合します。 Apple の現在のソリューションは、iPhone のカバーガラスとバックライトに埋め込まれた硬い金属センサー層の間の静電容量の微小な変化を測定し、マッピングすることで力を検出します。

ディスプレイの上に配置された別個のマルチタッチ容量性センサーは、フォースジェスチャ中に指の位置を特定することにより、3D Touch で 2 つの役割を果たします。システムの主要な操作コンポーネントを完成させるのは、Taptic Engine と呼ばれる触覚フィードバックモジュールです。

出典: USPTO

本日の提出書類で Apple が指摘したように、ユーザーが力を入れるジェスチャを実行すると、意図せずにデバイスの背面を曲げたり、過剰な圧力を加えたりして、筐体が変形する可能性があります。ユーザーのプレスが十分に強い場合、またはデバイスが十分に薄い場合、この変形が力センサーに伝播し、誤ったまたは誤った測定値が得られる可能性があります。

このようなシナリオから保護するために、メーカーは、より剛性の高い素材を使用したり、背面ハウジングに厚みを加えたりして、スマートフォンのシャーシを強化することができます。これらのソリューションは、携帯電話の設計に不要なスペースを追加し、製造プロセスにコストを追加し、後方検知装置の実装を制限する可能性があるとAppleは指摘しています。実際、本発明の動作が成功するかどうかは、装置の内部を通して加えられた力を検出できるかどうかにかかっています。

その代わりに、本発明は、追加の剛性を高めずにハウジングをそのままにし、あるいは剛性を低下させ、力センサーとタッチセンサーを校正して、背面入力を含む加えられた力の正確なマップを生成することを提案する。場合によっては、バッテリーパックやロジックボードなどの内部構造を考慮して力センサーが調整されることがあります。

潜在的な背面の力入力ゾーン。

力センサーまたはひずみセンサーは、静電容量の非局所的な変化を検出するようにのみ設計されているため、デバイスの上部に加えられる力と、デバイスの底部に加えられる力、または両側に同時に加えられる力を区別するのは困難です。したがって、現在の 3D Touch の反復と同様に、システムは力とタッチ入力データを相関させて、前面入力に関して高度に局所的な応答を実現します。そのテクノロジーを外挿して相関関係のないイベントを含めることで、裏側の圧力追跡が可能になりました。

具体的には、力の測定値とタッチ入力の測定値を照合して、特定のユーザーインタラクションが表側指向であるか裏側指向であるかを判断します。これは、タッチ接触が加えられた力マップの位置と強度に対応するかどうかを判断することによって行われます。

タッチ接触が加えられた力の所定の閾値距離以内にある場合、そのイベントは前面入力とみなされます。逆に、タッチと力の測定値が相互に相関していない場合は、デバイスの背面に力が加えられている可能性が高いことを意味します。本発明は、より具体的なシナリオと、システムがユーザの意図を正確に変換することを保証するように設計された代替実施形態について詳述する。

この情報を使用して、提案されたソリューションは、背面入力を無視するか、特殊な背面強制アクションのホストをトリガーするかを選択できます。背面タッチセンサーがないため、システムは 3D Touch ほど細分化されておらず、入力がより大きな領域または「ゾーン」に限定されることを意味します。

それでも、説明した背面の力入力は、デバイスの背面ハウジングの半分、4 分の 1、またはスライスに限定されるかどうかに関係なく、多数の追加の 3D Touch スタイルのオプションを提供できます。さらに、これらの背面セグメントは、スワイプ操作などの移動ジェスチャもサポートする可能性があり、ますます複雑な一連の制御代替手段が可能になります。

Apple が将来のデバイスに裏面力検知機能を実装する予定があるかどうかは不明です。 3D Touch は iPhone 6s で導入された後、まだ初期段階にあります。

現在の iOS バージョンでは、3D Touch は、指の圧力の増加に対して線形比例したソフトウェア応答を提供するユーザーインターフェイス機能である Peek および Pop を含む、いくつかの力に敏感なコントロールを強化します。たとえば、ハイパーリンクなどのインタラクティブな画面上のオブジェクトを軽く押すと、新しい一時的な Safari ウィンドウが開き、ユーザーはそのコンテンツを「覗く」ことができます。強く押すと、フローティング UI ペインが全画面表示に「ポップ」されます。

多くのファーストパーティおよびサードパーティのアプリがこのテクノロジーを利用している一方で、ユーザーは Apple が「次世代のマルチタッチ」として宣伝する UI テクノロジーを採用するのが遅れています。おそらくそれは変わるだろうiPhone Xただし、ホームボタンのない新しい旗艦は力によるジェスチャーに大きく依存しているためです。

Apple の背面力入力特許出願は 2017 年 3 月に初めて出願されており、その発明者として Golnaz Abdollahian 氏とマルチタッチの第一人者 Wayne C. Westerman 氏が認められています。