La multiplication des applications de robotique autonome, de bâtiments intelligents et d’intelligence artificielle embarquée renforce les besoins en capteurs capables de fournir des données spatiales précises tout en limitant les ressources de calcul nécessaires. Pour répondre à ces contraintes, STMicroelectronics lance le module LiDAR 3D VL53L9, une solution compacte de mesure directe du temps de vol (direct Time-of-Flight, dToF) destinée aux équipements embarqués.
Ce module entièrement intégré fournit des données de profondeur haute résolution exploitables directement par des systèmes edge AI fonctionnant sur des microcontrôleurs de faible puissance.
Une cartographie 3D détaillée dans un format compact
Le VL53L9 propose une résolution de 2 268 zones (54 x 42) associée à un champ de vision de 54° x 42°. Cette combinaison permet de générer des cartes de profondeur détaillées et de détecter avec précision des objets de petite taille ainsi que leurs contours. Le module est capable d’effectuer des mesures de distance entre moins de 5 cm et jusqu’à 9 mètres, avec une précision pouvant atteindre 1 % et une cadence maximale de 100 images par seconde. Cette architecture s’appuie sur la technologie propriétaire BSI SPAD (BackSide Illumination) de STMicroelectronics ainsi que sur des éléments optiques à métasurfaces. Le capteur utilise également une illumination infrarouge diffuse à double laser VCSEL qui remplace les systèmes de balayage ponctuel traditionnels.
Cette approche contribue à réduire les artefacts de mouvement, à supprimer les zones mortes et à améliorer la détection des petits objets.
Une intégration simplifiée pour l’edge AI
L’un des principaux objectifs du module consiste à réduire la charge de post-traitement nécessaire à l’exploitation des données. En plus des cartes de profondeur 3D, le système génère des images infrarouges 2D complémentaires qui peuvent être directement exploitées par des algorithmes d’intelligence artificielle embarqués.
Le traitement dToF est intégré au sein même du composant, tout comme le circuit de gestion de l’alimentation. Aucune calibration préalable n’est nécessaire, ce qui simplifie l’intégration et réduit la complexité globale du système. Le module prend en charge les interfaces MIPI CSI-2 et I3C afin de s’adapter à différentes architectures matérielles.
Des applications dans plusieurs secteurs industriels
Le VL53L9 cible plusieurs domaines d’application.
Dans la robotique, il peut être utilisé pour la localisation et la cartographie simultanées (SLAM), l’évitement d’obstacles et la navigation autonome. En automatisation industrielle, il permet notamment des mesures volumétriques précises dans des cuves, des bacs ou des systèmes de stockage. Les bâtiments intelligents peuvent tirer parti des fonctions de détection de présence et de comptage des personnes tout en préservant la confidentialité des utilisateurs. Les applications de réalité augmentée et de réalité virtuelle bénéficient quant à elles de fonctions avancées de reconnaissance des gestes et de suivi des mouvements. Enfin, le secteur de la santé peut exploiter ces capacités pour des solutions de surveillance des patients ou de détection des chutes.
Un module miniaturisé prêt à intégrer
Avec des dimensions de seulement 12,8 x 6,1 x 4,6 mm, le VL53L9 est conçu pour être directement soudé sur circuit imprimé. Il est compatible avec une large gamme de vitres de protection et fonctionne avec une double alimentation 1,2 V et 3,3 V. Le module est certifié laser de classe 1, garantissant une utilisation sûre pour les utilisateurs finaux. Sa production en volume est prévue à partir de juillet 2026.
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