LiDARの光学設計と雨や霧など気象条件を考慮した照明解析方法

LightTools特別セミナー2019講演資料
講演者：Synopsys社　Dr.Jake Jacobsen, Dr. Matt Novak

雨天、霧発生時のLiDARシミュレーション方法

LiDARは自動運転など先進安全技術として注目されています。カメラやレーダーと比べて利点もあるLiDARですが、雨天、霧発生時は本来の性能を発揮できない事があります。この雨天時、霧発生時の影響を照明シミュレーションを利用して解析する手法をご紹介します。
LiDARはレーザー光などを使い対象物（前走車など）に当たり戻ってきた光を検知することで、自車の周辺環境をマッピング化します。雨、霧が発生するとレーザー光が雨、霧で乱反射してセンサーに戻ってしまう事があります。これはノイズとなり周辺環境を正しく検知する妨げになります。シミュレーションにより影響を解析することができます。

CODE VとLightToolsを用いたLiDAR設計事例

本事例の前半部は、光源部、センサー部の設計と照明解析を行う上での注意点などを説明する設計手法を紹介し後半部にて、出射した光がセンサーに戻るまでに、雨や霧の影響で信号（受光量）の変化をシミュレーションする手法を紹介します。
前半部では、水平走査用自由曲面ミラーの設計についてや出射ビームの光学解析ソフトウェアCODE Vと照明設計解析ソフトウェアLightTools上での扱い方・考え方の違いなど、また、LightToolsの解析を効率よくする設定なども説明します。
後半部では、LiDAR照明解析に必要な設定の紹介（光路長を求め対象物までの距離を求める方法）と大気（雨、霧）のモデリング手法、雨、霧から戻ってセンサーで受光してしまう影響確認を行います。