蘋果在3D深度感測相機專利佈局

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科技產業資訊室 (iKnow) - 謝維賢發表於 2017年8月31日

圖、蘋果在3D深度感測相機專利佈局

近期，蘋果公司又取得一件3D深度繪圖(depth mapping)技術專利US 9,736,459 Generation of Patterned Radiation，該技術已應用於iPhone 7 plus 的雙鏡頭相機上，相信也會在未來蘋果的深度相機(depth camera)發展上扮演關鍵角色。

公告號    US9736459 B2
申請書編號    US 13/765,706
發佈日期        2017年8月15日
申請日期        2013年2月13日
發明人    Zafrir Mor, Alexander Shpunt
原專利權人    Apple Inc.

由於大部分低成本的CMOS影像感測器使用捲簾快門(rolling shutter)，而其獲取影像的方法並不是將每個單獨幀(individual frame)記錄為某個時點的單個快照(single snapshot)，而是記錄為掃描過該幀的一序列影像條紋(a sequence of image stripes)，導致並非光學影像的所有部分都在準確地在同一時間被記錄；另外，也會在圖像幀(image frame)中引入了暫態剪切(temporal shear)，並且在移動物體的成像中產生假影(artifact)。

蘋果的這份專利乃是透過同步投影照明與影像感測器的捲簾快門以解決上述問題，其係以脈衝模式相續地開動(actuate)輻射源，使照明組件與捲簾快門同步地照明場景的各個不同區，且藉由捲簾快門觸發組感測器元件，以在各個相繼的曝光期內從場景的各個不同區捕獲來自場景的射線，以形成場景的電子影像；最終，每一感測單元提供關於其自身的部分場景的3D繪圖資料，再透過諸如控制器或電腦等處理單元將資料接合(stitch)在一起成為一幅合成深度圖。

目前，蘋果擁有一系列相互關聯的3D掃描儀/投影機專利，舉例如下：
US9,736,459：Generation of Patterned Radiation (3D深度繪圖)
US9,091,413：Integrated photonics module for optical projection (光子學投影模塊)
US9,,066,087：Depth-Mapping using Time-Coded Illumination (時間編碼照明的3D相機專利)
US9,035,876：Three-dimensional user interface session control (投影機系統通過手勢控制iDevices上的遊戲或是3D顯示器或未來電視機上的3D空中手勢系統)
US20140380241: ZOOM-BASED GESTURE USER INTERFACE (高度先進的空氣手勢系統)
US8,959,013: Virtual keyboard for a non-tactile three dimensional user interface (虛擬鍵盤)
US8,166,421：3D User Interface granted patent;
US20130321265：Gaze-based Display Control;
US20130120841：Optical pattern Projection
US20130321271：Pointing-Based Display Interaction.
US9,047,507: Upper-body skeleton extraction from depth maps (3D深度測繪)
US9,030,498 : Combining explicit select gestures and timeclick in a non-tactile three dimensional user interface (3D感應專利，可用於未來Mac，Apple TV等)
US20150186716：Learning-based estimation of hand and finger pose
WO2016025713：Three-dimensional hand tracking using depth sequences
WO2014203139: MODULAR OPTICS FOR SCANNING ENGINE (3D掃描引擎)

事實上，’459專利的原專利權人為PrimeSense原是一家以色列的3D感測新創公司，於2013年被蘋果以3.6億美金收購，因此蘋果順勢也取得PrimeSense的全球約73項專利家族。因此，蘋果得以快速進入先進的3D感測技術的門票，再加上蘋果自己所擁有的多項3D技術專利。後續就看蘋果能否將之一一商品化展示在世人面前，或許我們可以在今年將要問世的iPhone 8 上看到更多3D的嶄新功能。當然也將會帶動智慧型手機技術的升級，促使非蘋陣營的高階手機也勢必要跟上，同時隨著這幾年AR/VR的需求逐漸上揚，未來二～三年3D感測技術將會是智慧型手機的新主流。(688字；圖1)

參考資料：
Apple Granted 49 Patents Today Covering a 3D Scanner/Projector for a Gaming Console, an Apple Watch UI & More. Patently Apple, 2017/08/04.
Apple Granted 35 Patents Today Covering 3D Mapping Camera Technology, Touch ID and much more. Patently Apple, 2017/08/15.

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