LiDARの開発課題へのソリューション

LiDARとは

LiDARとは「Light Detection and Ranging」の略で、レーザー光を用いたセンシング技術です。LiDARでは、光源から物体にレーザーを照射し、その反射光を計測する事で物体までの距離や物体形状等を検出します。原理的にはレーダーと類似しているので「レーザーレーダー」と呼ばれる事もあります。

レーダーでは電波を使用しますが、LiDARではそれよりも波長が短い赤外光を利用します。そのためレーダーよりも分解能が高く、サイズが小さい物体の位置検出や形状把握に向いています。現在は900nm帯の光の使用が主流ですが、最近では人間の目への安全性を考慮し、1500nm帯の開発も進められています。

LiDARは昨今、自動運転技術の分野で注目されています。自動運転では、人や自動車などの周囲環境をいかに正確に認識できるかが重要となるため、上記の特徴を持つLiDARは必要不可欠となりつつあります。多くの場合、カメラやミリ波レーダーといった他のセンシング手段と組み合わせて用いられます(センサーフュージョン)。

LiDAR開発における課題

LiDARの性能に関する課題としては、一般的には以下のようなことが挙げられます。

  • 解像度の向上
  • 測定範囲の広大化
  • 受光感度の向上
  • 耐振性の向上
  • 小型/軽量化
  • 低コスト化

これらを目標として、LiDARの中でも様々な検出方式、構造の検討が進められています。
検出方式という観点だと、現在主流となっているToF(Time of Flight)方式の他、感度の高さなどをメリットとするFMCW (Frequency Modulated Continuous Wave)方式があります。ただしFMCW方式はまだ技術的な課題も多く、実現例はそれほど多くはありません。
また構造という観点だと、小型/軽量化、耐振性の向上を目的として、モーターや回転機構などの駆動部分をなくすメカレス化が進んでいます。中でもシリコンフォトニクス技術を用いた光集積回路で機構部を置き換えるソリッドステート(Solid State)式LiDARの研究開発が盛んになっています。

上述した性能に関する課題とは別に、"開発における"課題として「実機評価のための環境を用意するのが困難」ということが挙げられます。実際に使用が想定される環境でLiDARを評価するとなると、それなりの距離や障害物が確保された大規模な環境を用意する必要があります。また精度や機能性の高さがシビアに求められる場合、測定誤差の影響を含まないよう評価環境の整備には注意を払う必要があります。当然それらの作業に伴い、膨大な工数とコストが発生してしまいます。
そのため、いかに実機評価前のシミュレーションの段階で、実際の環境を想定した設計/性能評価ができるかが重要になります。

より効率的なLiDAR開発のために

サイバネットでは、LiDAR開発者がより効率的にシミュレーションを進められるよう、以下のソリューションをご提供しております。

「LiDAR(レーザーレーダー)のためのTime of Flight(TOF)解析事例」
照明設計解析ソフトウェア「LightTools」を用いた、ToF方式LiDARの解析事例です。

観測環境のモデリング
解析の様子

「LiDAR(レーザーレーダー)のシミュレーション手法 〜霧の影響による反射光遅延の検証〜」

光線追跡のイメージ

「LiDARの小型化・簡素化と、垂直方向の検知精度向上に活用できるニアフィールド配光測定」

高速ニアフィールド配光測定システム RHシリーズ
RH販促

「光集積回路型LiDAR用デバイスのシミュレーション」
光デバイス設計解析ソフトウェア「RSoft」を用いた光集積回路型LiDARの設計/解析事例です。

RSoftでの設計

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