超音波力センサーに関するAppleの特許は、画面下のTouch IDを備えたiPhoneにつながる可能性がある

Appleは火曜日、超音波ベースの力およびタッチセンサーの特許を取得した。これは、iPhone Xの画面下のTouch ID統合の障壁となっていると伝えられている構造である、より薄くて邪魔にならない3D Touchメカニズムにつながる可能性がある。

米国特許商標庁によって付与された、Apple の米国特許第9,772,721号「超音波ベースの力センシングとタッチセンシング」では、超音波パルスの発信と検出によって入力力を決定する方法が詳しく説明されています。より具体的には、システムは、前記パルスとユーザーの指との間の相互作用を測定する。

いくつかの実施形態では、力センサは、行および列に配置された超音波素子として、あるいは任意の所望のパターンに配置された個々のセンサのアレイとして配置され、超音波を発生および受信する。

最初の超音波は、ユーザーの指が画面または係合面に触れる可能性のある領域に向けられます。波またはパルスは、センシング層や入力面などのコンポーネントを通過して、基板に接触しているユーザーの指または他の物体の一部によって反射されます。

パルスの反射を使用して入力オブジェクトとセンサーの間の距離を決定し、それを使用して力を計算できます。減衰、つまり接触する物体によって吸収されるパルス信号の量も、力の大きさを決定するために使用できます。

たとえば、指で画面を強く押すと、その表面積が増加し、より多くの割合のパルスが吸収されます。このデータは、検出された力入力の計算を強化するために適用できます。

Appleの特許には、力センサーアレイが静電容量式タッチセンサーなどの他の感知機構と連携して機能し、反射面としても機能すると記載されている。所与の入力の位置を決定することに加えて、容量層は、複数の別々の同時入力に対する力の測定基準を検出する際にも利用され得る。

重要なことは、力感知装置はデバイスディスプレイの下または上に配置できることである。たとえば、超音波センサーがプレゼンテーション要素の上に配置される場合、超音波センサーを透明にするか、ユーザーの画面の表示に影響を与えないように構築および配置することができます。この方法は、スマートフォンのディスプレイの下に複数のコンポーネント層を積み重ねる、Apple の現在の力感知 iPhone システム (3D Touch と呼ばれる) とは異なります。

既存の 3D Touch システムは、iPhone のカバー ガラスとデバイスのバックライト アレイに埋め込まれた硬質金属センサー層の間の静電容量の小さな変化を測定し、マッピングすることができます。ユーザーがカバー ガラスを押し下げると、カバー ガラスとセンサーの間の距離が減少し、その結果、静電容量が減少します。

3D Touch は、ディスプレイの上に重ねられた別個のマルチタッチ容量性センサーによってサポートされます。このセンサーはタッチ中の指の位置を特定し、検出されるとジェスチャを強制します。パッケージを完成させるのは、正確な振動を生成する触​​覚フィードバック モジュールである Taptic Engine です。

3D Touch は非常に正確な結果をもたらしますが、その設計は複雑で、その構造は貴重な内部デバイスのスペースを消費します。この後者の考慮事項は、iPhone X と、Touch ID に代わるサブスクリーン指紋認識システムの統合に関する Apple の噂の失敗に影響を与えています。

今月のiPhone X発表に向けて出回っているScuttlebutt提案されたApple は、新しい顔認識ソリューションのバックアップまたは代替認証方法として指紋リーダーを保持することになります。現在知られているように、同社はスクラップされたTouch ID は完全に廃止され、代わりに深度センサーの Face ID システムに移行します。

一部の業界アナリストは、Apple が 3D Touch スタックに関連する克服できない困難に直面した後でのみ、埋め込み型 Touch ID を廃止するという決定に至ったのではないかと推測しています。しかし内部関係者らは、同社は1年以上Face IDに全力で取り組んできたと主張している。

また、Apple が従来の 3D Touch テクノロジーを iPhone X に統合したのか、それとも再設計されたソリューションを選択したのかも不明です。 5月の報道によると、同社は次の体制に移行しているとのこと。薄膜プロセスこれにより、金属製のバックライトセンサーが廃止され、フィルムオンガラス設計が採用され、センサースタックのサイズが大幅に削減されました。 11月には分解によりさらなる答えが明らかになるだろう。

いずれにせよ、今日付与された特許は、iPhone Xの画面下のTouch IDを妨げたとされる技術的問題の解決策になる可能性があり、薄膜オプションよりも正確で堅牢であるようです。 Appleがこの技術を活用するつもりなのか、それともFace IDの開発を全力で進め続けるつもりなのかはまだ分からない。

Apple の超音波力センサー特許は 2015 年 6 月に初めて申請され、Brian Q. Huppi、Martin P. Grunthaner、John G. Elias、Sinan Filiz、Steven P. Hotelling が発明者として認められています。