新型「iPad Pro」のLiDARスキャナ、ToFセンサーは安価な直接方式を採用：組み込み開発ニュース

　アップル（Apple）は2020年3月18日、タブレット端末のフラグシップモデル「iPad Pro」の新モデルを発表した。新開発のプロセッサ「A12Z Bionic」や、広角と超広角から成るデュアルカメラ、バックライト付きキーボードとトラックパッドを搭載した「Magic Keyboard」など新たな機能を多数採用している。それらの中でも注目を集めているのが、モーションセンシングや対象物までの距離計測、AR（拡張現実）との連携などに役立つことをうたう「LiDAR（ライダー）スキャナ」だろう。

新型「iPad Pro」（クリックで拡大） 出典：アップル

新型「iPad Pro」のカメラ部。縦に並んだデュアルカメラの右側に、ToFセンサーと赤外線LEDが組み込まれている（クリックで拡大） 出典：アップル

　新型iPad ProのLiDARスキャナは、最大5m先の周辺の対象物までの距離を計測できるという。LiDARスキャナで計測した深度ポイントとデュアルカメラのデータを組み合わせた上で、A12Z Bionicのコンピュータビジョンアルゴリズムで処理することにより、端末の前でどのような状況になっているかを詳細に理解できる。このため新型iPad Proでは、より高度なAR体験が可能になるというわけだ。

　LiDARスキャナを実現するためのコアデバイスになっているのが、デュアルカメラの横に組み込まれたToF（Time of Flight）センサーだ。ToFセンサーは、別途に組み込んだ赤外線LEDなどの光源から発した光が対象物で反射し、ToFセンサーに届くまでの光の飛行時間（時間差）を検出することで対象物までの距離を測定する。

LiDARスキャナとARアプリケーションの開発キット「ARKit」により、Complete Anatomyが開発した身体機能評価ツール。2020年後半にリリースされる予定（クリックで拡大） 出典：アップル

　ToFセンサーは大まかに分けて2つの方式がある。1つは、短時間発光する光パルスを対象部に照射し，その反射光がToFセンサーに届くまでの時間を実測する「直接（Direct）方式」だ。もう1つは、周期的に点滅する光を用いて，その光が対象物との間を往復するときの時間遅れを位相差として検出する「間接（In Direct）方式」である。直接方式のToFセンサーは、比較的安価で小型化も容易だが、高画素化が難しい点が課題になる。一方、間接方式のToFセンサーは、高画素化が可能だが価格やサイズが課題になっていた。

　近年は間接方式のToFセンサーの開発が盛んで、インフィニオン（Infineon Technologies）やソニーなどが新製品を発表している。インフィニオンの製品は、LG電子の「G8 ThinQ」のインカメラや、シャープの「AQUOS R5G」のアウトカメラなどにも採用されている。G8 ThinQでは高精度な3D顔認証や手のひら静脈による生体認証に利用しており、AQUOS R5GではAndroidスマートフォンのAR機能「ARCore」との連携を想定している。

ソニーの裏面照射型ToF方式距離画像センサーによる距離画像の例 出典：ソニー

　これらに対して新型iPad ProのLiDARスキャナは「ダイレクト・タイムオブフライトという方式を利用」（製品Webサイトより抜粋）、つまり直接方式を採用しており、間接方式のToFセンサーは採用していないようだ。それでも従来より大幅にAR機能を向上できるということは、デュアルカメラやToFセンサーと組み合わせる、A12Z Bionic上で動作するコンピュータビジョンアルゴリズムが大きな役割を果たしているとみられる。