見たいところをじっくり見るLiDAR、濃霧や煙の向こうも検知可能：車載半導体

[齊藤由希，MONOist]

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）とSteraVisionは2022年2月21日、可動部のないソリッドステートLiDAR（Light Detection and Ranging、ライダー）を開発したと発表した。SteraVisionは2022年7月ごろからサンプル出荷を開始する。

　車載向けで、量産性を向上させている。肉眼では確認が難しい遠方や、濃霧、煙の向こうにある物体も検知できるようにした。さらに、カメラとLiDARを併用する認識技術によって「見たいところを必要なだけ見る」といった人間の視覚のようなシステムも実現する。

開発したカメラ併用のソリッドステートLiDAR［クリックで拡大］ 出所：NEDO

　NEDOでは2019年12月から、長距離、広視野角、高解像度を実現する車載用LiDARの開発に取り組んできた。今回開発したのは、可動するスキャナーをなくして液晶を用いる方式だ。可動部をなくすことで、金属疲労などの信頼性の問題や、外部の振動による不安定性を解決するという。

　開発品は光の偏光方向を高速でスイッチし、光ビームスキャンすることで物体を検知する。ソリッドステート光ビームステアリング素子「MultiPol」によって、多ビーム同時走査となるマルチスキャン化し、2波長のビート信号を用いたデュアルビート方式による長距離高精度測距を実現した。光ビームをアナログに走査する方式とは異なり、光ビームをランダムに切り替えて自動運転システムなどに必要で重要なシーンを選択してピックアップすることが可能だとしている。従来の走査方式では全てのシーンを計測した後にフレームをリフレッシュする必要があったが、選択的に抽出した重要なシーンを計測した後でフレームをリフレッシュできるため、高速での追跡を実現した。

スキャナーの動作原理［クリックで拡大］ 出所：NEDO

　また、光パルスを物体に照射し、戻ってきた光の粒を検出して時間差を出すToF（Time of Flight）方式ではなく、光の波の性質を利用したFMCW（Frequency Modulation Continuous Wave）方式を採用した。これにより、濃霧や煙などの先の物体検出と、速度の直接検出を実現した。FMCW方式で課題となっていた小型化と高性能化を実現するため、光方向性結合器やY分岐器など光部品をフォトニックICに1チップ化した。これにより、同時に多くの光ビームをスキャンしながら小型化やコスト低減も達成する。

光方向性結合器やY分岐器など光部品を1チップ化した［クリックで拡大］ 出所：NEDO

カメラと併用し、見たいところだけを見る視覚システムを開発した［クリックで拡大］ 出所：NEDO

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