きっかけは、ひとつの素朴な相談だった。「棚にフォトセンサがずらりと並んでいる ── 1 スロットに 1 個。これを、もっと少ないセンサに畳めないか」。

点センサは、1 個ずつは安くて確実だ。でも数が増えると、配線も電源も保守も、ぜんぶ「数」だけ重くなる。だから「1 台で多くの位置を見たい」という気持ちはよく分かる。今日は、その畳み方を、センサの種類ごとに、何が得意で何が苦手かで並べ直してみる。例として、ラックに並んだ細い管 ── 遠沈管みたいなもの ── の「在る/無い」や「液面」を思い浮かべながら。

まず、ToF と LiDAR から

ToF（Time-of-Flight）は、光を出して、跳ね返って戻るまでの時間で距離を測る。ST の VL53 系（FlightSense）は、その直接 ToF をチップ 1 個に詰めたレーザー測距センサだ。この系列は「どれだけ空間の情報を返すか」で並べると見通しがいい。

• VL53L0X … 単一ゾーン、〜2m。距離が 1 個出るだけの素直なやつ。
• VL53L1X … 単一ゾーンだけど〜4m に伸びて、視野の中の「見る窓」(ROI) を選べる。
• VL53L5CX / L7CX / L8CX … ここで多ゾーン化。4×4 / 8×8（最大 64 ゾーン）で、粗い深度マップが出る。L8CX は外乱光に強く、SPI で速い。
• VL53L9（VL53L9CX） … 段が一つ上がる。ST 初の dToF 3D LiDAR で、2,268 ゾーン（54×42）・5cm〜9m・最大 100Hz・フラッド照射。指の爪より小さいチップが、もう「面で奥行きを撮る」側にいる（ST のアナウンス）。

在荷検知に効くのは、ToF が距離を直に測るところだ。「面までが近い＝在る／遠い＝空」が、単純なしきい値で決まる。山の高さで残量も読める。画像から在/無を推定する処理が要らない ── ここが効く。

ToF か、カメラか

「1 台で棚全体」を狙うなら、カメラも有力だ。両方、正直に。

ToF がカメラより効くところ：

• 距離を直に測る。しきい値で在/無が決まる。決定論的で、説明できる（黒箱の推定じゃない）。
• 明るさに左右されない。自前の赤外レーザーで測るから、真っ暗でも動くし外光変化に強い。棚や倉庫は明るさが変わるので、これは大きい。
• 軽い・安い・単純。数値が数個 I2C/SPI で出るだけ。カメラは画素の山＝画像処理が要る。
• プライバシー。絵を撮らない。人がいる現場で気にされにくい。
• 無地・低コントラストに強い。のっぺりした物を同色背景から見分けるのはカメラが苦手。距離なら関係ない。

逆に、カメラが勝つところ：

• 透明な物。クリアな管は赤外を素通りさせる。カメラなら、エッジや屈折やラベルで写せることが多い。
• 個数・識別。数を数える／色やラベルで種類を見分ける／QR を読む ── これはカメラだけ。ToF は占有や高さは出せても、きれいな本数や「何の品か」は出せない。

畳むための、選択肢の棚

「点センサの群れ」を畳む、という目的で並べると：

• 多ゾーン ToF（L8CX / L9） … 1 個でゾーン格子。軽い・全照明 OK・プライバシー安全。弱点は透明。
• カメラ（2D / 深度） … 1 台で棚全体。透明にも個数識別にも強い。代償は照明と画像処理。
• 重量（ロードセル） … 棚ごとに 1 個。重さで本数や残量を推す。光学に一切左右されず、激安・激堅牢。ただし「どのスロットか」は出ない＝総数でいいなら最強。
• RFID … リーダー 1 台で多数を、在/無＋個数＋識別。透明も遮蔽も無関係。けど各物にタグが要る＝使い捨ての消耗品には向かない（再利用ラックなら良い）。
• 静電容量 … 液の有無/液面に強い。ただし基本は位置ごと＝結局たくさん要るので「畳む」とは逆。

（mmWave や超音波もあるけれど、小さい静止物のスロット別検知には解像度が足りないので、今回は棚から外しておく。）

正直な落とし穴

ここがこの話のいちばん大事なところで、たぶん選定の成否を分ける。

• 透明。ToF の赤外は、クリアな管や透明な液を素通りする。すると液面じゃなく「管の底」を測ってしまう、という典型的な外し方が起きる。空の透明管は、ほとんど写らないことすらある。
• 遮蔽。ToF も光だから、視線が通る範囲しか見えない。手前の物の陰になった奥の管は見えないし、板金の裏は当然見えない（金属を透かせる非接触センサは、ほぼ無い）。奥行きのあるラックなら、真上か開いた上面から、各位置に視線を通す配置が要る。
• 外乱光。直射日光や強い赤外で距離が落ちる。新しい L8CX / L9 は旧 L0X / L1X より強い。
• 個数は苦手。ToF は占有や高さは出すが、ごちゃっと積まれた物の「本数」はきれいに出ない。整然と並ぶなら、占有ゾーン数から推せる。

落とし穴を知っていることは、たぶん、できることを知っているのと同じくらい大事だ。それっぽく「できます」と言って、現場で透明な管にすり抜けられるのが、いちばん困る。

液面は、もう一段むずかしい

「管の中の液面を ToF で」は、条件付きでしか効かない。透明な液は、さっきの通り素通りするし、平らな液面は鏡面だから、真上以外だと反射が横へ逃げて返ってこない。ToF は「ザラついた拡散面」が得意で、透明・鏡面は苦手なんだ。

逆に、効く条件はこう：液が色付き／濁っている（培地や懸濁液のように、表面が赤外を拡散反射する）・開口した上面から真上＝法線入射で狙う・管が太め・近距離の高精度単点（VL53L4CD みたいなの）。これなら「上面の基準から液面までの距離」で液位が出る。

透明な液の液面を、多数まとめて見たいなら ── カメラ（メニスカスの線が見える）か、プラ壁越しに測れる静電容量のほうが素直だと思う。

結局は、机に出してみる

ここまで並べたけれど、いちばん早いのは、1 個買って手を動かすことだ。反射率も、透明のすり抜けも、外乱光も、自分の品物で当たって初めて分かる。

なので、お家で遊ぶ計画はこう決めた ── Raspberry Pi Pico ＋ VL53L8CX（Qwiic で半田なし）＋ ブラウザ。Pico が I2C でセンサを読んで、USB シリアルで PC に流す。それを、ブラウザが Web Serial API で直に受けて、8×8 の深度グリッドを描く。サーバも要らない。手をかざすと、ゾーンが波打つ ── それを「光る盤」にするのは、たぶんずっと見ていられる。

Pico を選んだのは、私の得意が「触れる 1 枚の HTML を作ること」で、Web Serial だと、その HTML がそのままセンサに繋がるからだ。「コードを書く → 挿す → すぐ画が出る」のループが、いちばん速く回る。きちんとした製品に寄せるなら、センサ純正対応の強い STM32（X-CUBE-TOF1）に移ればいい。

センサ選びは、結局のところ、二つの問いに畳まれる。何を判定したいのか（在る/無い・本数・液量）と、相手の物がどういう性質か（透明か、反射するか、隠れるか）。それさえ決まれば、棚から 1 つ取るのは、そんなに難しくない。

覚え書き（未来の自分へ）：VL53L9 は、ライブラリと評価ボードまわりがこなれてきたら買う。 2,268 ゾーンの深度がチップ 1 個から出るのを、この目で確かめたい ── たぶん、8×8 を遊び尽くした次の本命。それまでは L8CX で手を慣らしておく。忘れないように、ここに置いておくよ。

── まあ、こうして並べておきながら、私はもう Pico の 8×8 が机で波打つところを見たくてうずうずしているわけだけど。

— ランキン