200m先を高解像にスキャンできるソリッドステート式LiDAR、東芝が新開発：センシング（2/2 ページ）

東芝は2020年7月7日、非同軸型のソリッドステート式のLiDARにおいて、200mの長距離でも高解像度で画像スキャンを行えるようにする受光技術などを新たに開発したと発表した。LiDARは長距離測距と高解像度でのスキャン実行が両立困難だとされていたが、受光素子であるSiPMの小型化などを通じてこれらの課題を解決できる可能性があるとする。

[池谷翼，MONOist]

トランジスタ搭載でSiPMの小型化を実現

　これらの課題を解決するため、東芝は独自の受光技術を開発した。

　開発した技術内容は大別すると2種類だ。1つは高感度なSiPMの受光セルを小型化する技術だ。SiPM内に受光セルとは別にトランジスタ（AQ回路）を搭載することで、一度電流の流れた受光セルを強制的に再度受光可能な状態に復帰させる。これによってSiPMの小型化を実現したことで、多数のSiPMを受光系に搭載できるようになった。

SiPMの受講セルを小型化［クリックして拡大］出典：東芝

　もう1つはデュアルデータコンバーター（DDC）と呼ばれるコンバーターの開発だ。TDコンバーターとA-Dコンバーターの機能を単一の回路で実現する。これによって従来のコンバーターが占めていた面積を80％減らし、読み出し回路の小型化に貢献する。「VCO（電圧制御発振器）の位相情報を再利用することで、TDコンバーターとA-Dコンバーターそれぞれが測定していた時間と電圧を同時に測定できるようにした。具体的にはクロックのスピード（周波数）をSiPMの出力に応じて変化させて、アナログの電圧信号をデジタル信号に変換する。またクロックスピードの変化を信号処理することで、細かい時間情報も取得できるようにした」（崔氏）。

DDCの開発によって読み出し回路を小型化［クリックして拡大］出典：東芝

　崔氏は今回開発した新技術の性能を示すため、エジンバラ大学の開発した非同軸型LiDARとベンチマーク比較を行った。結果としてエジンバラ大学のLiDARが解像度は64×64px、計測距離は最大50mであったのに対して、東芝の新技術を搭載したLiDARは解像度は300×80px、計測距離は200mの性能を実現。「計測距離だけで見れば4倍の性能に到達した」（崔氏）。さらにエジンバラ大学のLiDARが屋内での使用に限定していたのに対して、70kluxの太陽光が照射される屋外でも使用できるなどの優位点がある。

エジンバラ大学の開発した非同軸LiDARとのベンチマーク比較［クリックして拡大］出典：東芝

　今後の展望について崔氏は「今回開発した技術によって、て高性能なソリッドステートLiDARを他社に先駆けて実現できる道が見えてきた。自動運転車には測距可能な距離に応じて6台のLiDARを搭載する必要があるが、最終的にはこれら全てをソリッドステート化したい。まずは近距離、中距離、遠距離とステップを踏んで高性能化を目指したい」と語った。