米国特許庁は、Appleによる次世代スポットプロジェクターシステムの特許出願を公開した。この新技術は、Face IDを含む深度マッピング用途において、従来のプロジェクターを凌駕する高密度かつ明確なスポットパターンの投影を可能にするものである。

iPhoneやiPad、ARデバイス、スマートグラスなどの幅広いデバイスへの応用が想定されており、デバイスの薄型化にも寄与する設計が特徴となっている。プロジェクターには光メタサーフェスとアクティブ回折格子が組み込まれ、狭い発散角度での精密なスポット投影と、シーン全体へのパターン移動を実現。

これにより、従来のVCSELベースのシステムと比較して光学系の厚みを抑えつつ、高精度な3Dマッピング性能が期待される。Appleの技術進化は、モバイルデバイスのセキュリティ機能やAR体験に新たな可能性をもたらすことになるだろう。

Appleの特許技術が示す光メタサーフェスの革新性

Appleの新たなスポットプロジェクターシステムは、光メタサーフェス技術の応用によって実現されている。光メタサーフェスは、従来のレンズやミラーと異なり、ナノメートル単位の微細構造で光の進行を制御する技術である。

Appleはこの技術を活用し、発光体アレイからのビームを狭い角度で平行化し、高密度のスポットパターンを投影することに成功している。特に、光メタサーフェスをアクティブ回折格子の基板上に形成することで、光学系全体の厚みを最小限に抑えつつ高精度な投影を可能にしている点は注目に値する。

この設計により、Appleはモバイルデバイスのさらなる薄型化と機能向上を両立させることができる。iPhoneやiPadといった既存製品のみならず、ARデバイスやスマートグラスへの応用が視野に入っており、これがユーザー体験の大幅な向上をもたらす可能性がある。

特にAR分野では、よりリアルで滑らかな3Dマッピングが実現されることで、ユーザーインターフェースの直感性が飛躍的に向上することが期待される。

アクティブ回折格子による精密制御の実現とその可能性

Appleのスポットプロジェクターシステムにおけるもう一つの核心技術は、アクティブ回折格子である。この回折格子は、電気信号によってピッチを変化させることで、光ビームの偏向角度を動的に調整する機能を持つ。

これにより、スポットパターンを対象シーン全体に順次スイープさせることが可能となり、従来の固定パターン投影では実現できなかった柔軟な深度マッピングが可能となる。この動的制御は、特定の関心領域に焦点を合わせることもできるため、精密な測定が求められる医療用途や工業用スキャニングにも応用が期待される。

加えて、この技術は消費電力の最適化にも貢献する。必要な範囲だけを効率的にスキャンできるため、バッテリー寿命の延長にも寄与するだろう。これは、ウェアラブルデバイスやスマートグラスといったバッテリー容量に制約のある製品にとって特に有利である。

また、アクティブ回折格子と光メタサーフェスの組み合わせにより、これまでにないレベルの解像度と速度で3Dマッピングが可能となるため、今後の技術進化において重要な基盤となることは間違いない。

3Dマッピング技術の進化がもたらす未来のデバイス設計

Appleの次世代スポットプロジェクターシステムの登場は、3Dマッピング技術の新たな標準を打ち立てる可能性がある。この技術の進化は、単なるデバイスの認証機能にとどまらず、ARおよびVR体験の質を根本から変えるだろう。

特に、薄型化と高精度化が両立することで、従来は難しかったコンパクトデバイスでの高性能3Dマッピングが現実のものとなる。これにより、例えばスマートグラスは軽量化されながらも、視覚情報の重畳表示において精度とリアリズムが飛躍的に向上する。

さらに、この技術はセキュリティ分野でも重要な役割を果たす。Face IDの進化版として、より精緻な顔認証やジェスチャー認識が可能となり、デバイスの操作性と安全性が強化される。加えて、スマートウォッチやARデバイスへの応用が進むことで、医療データの精密な収集や、作業現場での効率的な空間認識支援といった新たな用途が開拓されるだろう。

Appleのこの技術革新は、デバイス設計とユーザーインターフェースの未来に大きな影響を与えるに違いない。

Source：Patently Apple