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» 2020年12月09日 09時30分 公開

「数千円」で2D LiDAR構築も:安価なToFセンサーやBLEで新型コロナ対策を実現、ST (1/2)

STマイクロエレクトロニクスは、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)対策として求められる"密"回避を、安価なToFセンサーによって実現するソリューションなどを紹介している。

[永山準,EE Times Japan]

 ToF(Time-of-Flight)センサーは、スマートフォンのレーザーオートフォーカス(LAF)機能のほか、ロボット掃除機やPC、ドローンなどさまざまな用途に向け市場を拡大している。

 この市場において累積出荷数10億個以上という実績を誇るSTマイクロエレクトロニクスは今回、オンライン開催のエッジテクノロジー総合展「ET&IoT Digital2020」(会期:2020年11月16日〜12月18日)に出展し、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)対策として求められる"密"回避を、安価なToFセンサーによって実現するソリューションなどを紹介している。

小型ToFセンサー1つで低コスト&高精度に入退室管理

 STマイクロエレクトロニクスは、独自技術を用いたSPAD(Single Photon Avalanche Diode)センサーなどの各種センサーの研究開発、製造、モジュール化など一貫して自社で手掛ける垂直統合された製造モデルを有する。同社のToFセンサーの累計出荷数は10億個以上、同市場において数量ベースではスマホ用途が大半を占めていて、同社のToFセンサーは既に170機種以上のスマホに搭載された実績があるという。

 今回紹介したのは、最大4mの距離を最大50Hzの周波数で高速測定できる同社の小型ToFセンサーモジュール「VL53L1CX」を用いたソリューションだ。

 具体的なデモとしては、VL53L1CX搭載の評価ボード「X-NUCLEO-53L1A1」を会議室のドア上部に設置することで、入退室する人数を正確に検知し"密"状態を回避するというもの。

 センサーで検知する距離の閾値を設定することで、例えば人がイスなどを押して入った場合も人だけを検知し、それよりも背の低い椅子が通過しても検知しないようにできる。また、VL53L1CXは受光アレイのROI(対象領域)サイズ、位置のプログラミング機能によってFoV(視野)の設定が可能なことから、視野の位置をドアの内側、外側と交互に高速切り替えすることで人の進行方向も正しく検知。ドアの前を通り過ぎたり、ドアの下まで行ったものの引き返したりといった人の動きがあっても誤検知はせず、実際に入退室した人数を正確にカウントできるという。同社は、この入退室管理ソリューションのソフトウェアを同社Webサイトで公開している。

低コストでシンプルな2D LiDARを実現

 同社はさらにこのVL53L1CXを用いた、2D LiDARシステムも紹介している。これは、VL53L1CXを9つ使用し、1つのセンサー当たり視野角20度検知させることで180度の範囲をカバーする2D LiDARを実現するというもので、180度の範囲で117ポイント(各センサーでは12ミリ秒ごとに13ポイント)のデータを160ミリ秒ごとに取得する。

今回紹介していた2D LiDARシステム。前方に9つのVL53L1CXが接続されている。VL53L1CXのサイズは4.9mmx2.5mmx1.56mmと小型で940nmの不可視光レーザー、レンズ組み込み型のSPAD受光アレイ、低消費電力マイクロコントローラーを備える(クリックで拡大)

 同社は、この2D LiDARソリューションを用いた倉庫での物体検知を模擬したデモを用意。2D LiDARの筐体の前に置いたフォークリフトや荷物などの模型を置き、その上にはカメラを設置。モニターでは、カメラの映像の上に模型を検知していることを示す赤い点が表示されており、模型を移動させると、その動きに合わせて瞬時に赤い点も移動している様子が確認できた。

デモの全容。左手前の黒いデバイスが2D LiDARシステム。前方に設置した模型を検知している。上部にはカメラを設置しており、モニター上で検知の様子が確認できた(クリックで拡大)
検知の状況を表示するモニター(クリックで拡大)

 なお、このソリューションのソフトウェアおよび筐体の3Dプリンタ用データはいずれも同社Webサイトで公開している。説明担当者は、「このデモソリューションの全てをそろえても数千円程度であり、安価かつ簡単にシンプルなLiDARが実現できる。ここから発展させてさまざま技術のベースとして活用してもらえるだろう」と語っていた。

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