Le module lidar référencé VL53L9CX de STMicroelectronics est le premier lidar 3D “tout-en-un” de la société fondé sur la technologie dToF (direct Time of Flight), ou mesure directe du temps de vol (*). Avec à la clé une plage de détection allant de 5 centimètres à 9 mètres avec une précision de 1%, un champ de vision de 72°, une résolution d’environ 2 300 zones et une cadence d'images pouvant atteindre 100 Hz.
Pour rappel, ST a lancé son premier lidar en 2017 (modèle VL53L0X) qui se limitait à une zone unique et une portée de 2 mètres. Depuis, l'entreprise a continuellement amélioré ses capteurs ToF compacts pour aboutir avec le VL53L9CX à un système doté d’un mini-scanner 3D doté de 2 268 zones dans un format ultra-compact - 12,8 x 6,1 x 4,6 mm.
Selon ST, ce module fournit des données prêtes à être traitées avec des algorithmes d’intelligence artificielle (IA) installés sur de petits microcontrôleurs, envoyées à travers une interfaces MIPI ou I3C, garantissant ainsi sa compatibilité avec diverses architectures de processeurs et procurant une solution compète pour la robotique, l’automatisation industrielle, les bâtiments intelligents, les systèmes de réalité augmentés ou virtuelle et la santé.
« Le VL53L9 démontre jusqu’à quel point la détection par mesure directe du temps de vol a évolué, en combinant des données de profondeur haute résolution, jusqu’à 100 images par seconde, et une architecture entièrement intégrée dans un seul module compact, commente Alexandre Balmefrezol, Vice-Président exécutif et Directeur Général du sous-groupe Imaging chez STMicroelectronics. En simplifiant l’intégration et en réduisant la complexité du système, notre ambition est de permettre aux utilisateurs d’accélérer le développement d’applications dans la robotique, les infrastructures intelligentes et la surveillance dans le domaine de la santé. Il s’agit pour ST d’ aller au-delà des capteurs autonomes pour proposer des systèmes de détection intégrés compatibles avec les installations intelligentes en bordure de réseau, l’edge AI du monde réel. »
Selon Anas Chalak, Analyste Market & Technology chez Yole Group (**), « la demande de détection 3D s’accélère dans la robotique, l’automatisation industrielle, la réalité virtuelle mixte, et les dispositifs grand public intelligents. Dans ce cadre les modules dToF multizones à haute résolution émergent désormais comme des facteurs clés de la prochaine vague d’adoption de la détection 3D. »
Concrètement, le module VL53L9 est conçu pour la robotique (détection de petits objets, gestion de logiciels SLAM -localisation et cartographie simultanées - navigation autonome), pour l’utomatisation industrielle (mesure précise du volume dans des cuves et bacs, améliorant l’efficacité opérationnelle et de la gestion des stocks) pour les bâtiments et la maison intelligente (détection fiable de la présence humaine, comptage des personnes tout en préservant la vie privée des utilisateurs), pour les équipements de réalité augmentée grand public (reconnaissance avancée des gestes, suivi du corps et squelette des doigts pour des expériences immersives), et enfin pour la santé (détection de chute et de surveillance pour les soins aux personnes âgées).
Dans le détail le module module VL53L9 procure l’analyse de 2 268 zones de résolution (54 × 42) avec un champ de vision de 54° × 42° autorisant une cartographie 3D détaillée de la profondeur et une détection précise des petits objets et leurs contours.
Le système s’appuie sur la technologie propriétaire de détection de ST baptisées BSI SPAD (CMOS BackSide Illumination) empilée et sur des éléments optiques à métasurfaces, avec une illumination infrarouge diffuse à double laser (940 nm) qui remplace le balayage par points traditionnel. Une approche qui réduit, selon ST, les artefacts de mouvement et les zones mortes, et améliore la détection des petits objets par la capture d’images infrarouges 2D complémentaires ainsi que des images de profondeur 3D.
Par rapport aux technologies plus traditionnelles, cette approche simplifie en outre considérablement, selon ST, les opérations de post-traitement et permet à un large éventail de cas d’usage de fonctionner sur de petits microcontrôleurs avec de faibles besoins en calcul.
(*) La technologie lidar dite à “temps de vol direct” (dTOF, Direct Time of Flight) est une méthode de télémétrie qui calcule une distance en mesurant le temps de réflexion et de retour de la lumière émise vers un sujet. Elle procure des mesures rapides et précises avec une résolution de distance optimale, la capacité à reconnaître d'infimes différences de distance entre plusieurs objets et une grande portée de mesure.
(**) Source : 3D Imaging & Sensing 2025 report, Yole Group
