STマイクロエレクトロニクスが世界初のオールインワン、マルチゾーン対応のダイレクトToF測距センサ発表

カメラ視野角の拡大と空間分解能の向上により、タッチ・ツー・フォーカス、複数ターゲット識別、フラッシュ調光、動画トラッキング・アシストなど、コンスーマ機器のイメージング・システムで新たな機能を実現

STマイクロエレクトロニクスは、ToF（Time-of-Flight）測距センサ「FlightSense™」に、世界初の64ゾーン対応製品である「VL53L5」を追加しました。同製品は、シーンを個別のエリアに分割することで、イメージング・システムにおいてきわめて高度な空間認識を実現します。
　　
VL53L5は、940nm垂直共振器面発光レーザー（VCSEL:Vertical Cavity Surface Emission Laser）光源、VCSELドライバを集積したシステム・オン・チップ（SoC）、単一光子アバランシェ・ダイオード（SPAD:Single Photon Avalanche Diode）の受光アレイ、低消費電力32bitマイクロコントローラ、および先進的なファームウェアを実行できるアクセラレータで構成されています。
また、STのすべてのFlightSense ToF測距センサと同様にクラス1認証を取得しているため、コンスーマ機器において目の安全を確保しつつ、搭載することができます。
　　
小型モジュールとして提供されるVL53L5は、受信開口部にある光学素子が64の測距ゾーンを形成し、さまざまな新機能やユース・ケースを実現します。
　　
STのイメージング事業部ジェネラル・マネージャであるEric Aussedatは、次のようにコメントしています。
「マルチゾーンに対応するVL53L5は、STの先進的な40nm SPAD製造プロセスにより、4mという測距性能と最大64の測距ゾーンを実現しており、イメージング・システムにおいて詳細な空間認識を実現します。また、従来の64倍もの測距ゾーンにより、レーザー・オートフォーカスや、タッチ・ツー・フォーカス、ユーザ検知、ジェスチャ・インタフェースなどの性能が大きく向上しているため、革新的なイメージング・アプリケーションの開発に貢献します。」
　　
FlightSenseファミリのToF測距センサには、垂直統合型の製造モデルが採用されています。最先端の12インチ・ウェハ工場（フランス、クロル）において独自の40nmシリコン・プロセスでSPADウェハを製造し、アジアの自社工場（後工程）で全ての組み立てを行います。この製造アプローチを通じて、きわめて高い品質と信頼性を確保しています。
　　
STのToF測距センサはこれまで、さまざまなスマートフォンやPCの主要プラットフォームに採用されてきました。そのため、VL53L5を用いて製品を開発する顧客は、STとプラットフォーム・サプライヤ各社の強力なパートナーシップを活用することができます。AndroidおよびWindows機器のドライバも、FlightSense製品向けに幅広く提供されています。
VL53L5は現在量産中で、すでに数百万個がスマートフォンおよびコンピュータの主要メーカー向けに出荷されています。
　　

技術情報
STのToF技術は、大幅な性能向上を伴う新製品の誕生とともに、大きな価値を生み出してきました。ユーザ検知機能によるノートPCやモニタなどのスクリーン制御、スマートフォンのカメラに使用されるハイブリッド・フォーカシング・アルゴリズムによるレーザー・オートフォーカスなど、さまざまなアプリケーションに活用されています。画質評価の独立系ベンチマークDXOMARKによると、STのFlightSense ToF測距センサのオートフォーカス機能は、最高クラスのスマートフォン・カメラの大半に組み込まれています。
　　
カメラのサブシステムは、スマートフォンの性能を差別化する大きな要因です。レーザー・オートフォーカスは、低照度の場面や低コントラストの被写体を撮影する場合など、従来のオートフォーカス・システムでの撮影が困難な場合でも、高速かつ正確なオートフォーカスを行うことができます。
レーザー・オートフォーカスを実現するSTのFlightSense ToF測距センサは、主要スマートフォン・メーカーで広く採用されており、現在150以上のモデルに搭載されています。
　　
6.4×3.0×1.5mmモジュールのパッケージで提供されるVL53L5は、発光レンズと受光レンズをともにモジュールに統合しており、対角61°の視野角（FoV）を備えています。そのため、中心から外れた被写体の検出に最適で、的確なオートフォーカスが可能です。レーザー・オートフォーカス機能では、VL53L5は視野角全体にわたり最大64ゾーンを測距することができるため、タッチ・ツー・フォーカスなどさまざまな機能をサポートしています。
この柔軟性により、スマートフォンやカメラの性能、利便性、機能性が大幅に向上します。
　　
さらに柔軟性を高めるのが、SPADアレイです。空間分解能を優先して設定する場合には最大15fpsのフレーム・レートで全64ゾーンを出力し、最大測距距離を優先する場合には60fpsで4x4 / 16ゾーンを出力します。
　　
STのアーキテクチャは、それぞれの測距ゾーンを自動的に較正し、ダイレクトToF技術によって各ゾーンで複数のターゲットを検出することで、カバーガラスからの反射を除去します。また、FlightSenseのアプローチでは、SPADアレイで収集されたロー・データに対してマイコンとアクセラレータで後処理を実行し、I2CまたはSPIバスでシステム・ホストに測距データを転送します。そのため、専用のカメラ・インタフェースや強力なマイコン無しで高品質かつ高性能の動作が可能です。
　　
詳細　https://www.st.com/ja/imaging-and-photonics-solutions/vl53l5.html?icmp=tt18368_gl_pron_oct2020