可動部がない自動運転用ソリッドステートLiDARを開発 NEDO とSteraVision

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新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は2022年2月21日、同機構の研究プログラムにおいて、SteraVisionが可動部をなくした自動運転用ソリッドステートLiDARを開発したと発表した。本成果は、NEDOによると世界初となる。

SteraVisionは、「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」において、2019年12月から燃費効率のよい自動走行システムの実現に向け「長距離・広視野角・高解像度・車載用LiDARの開発」に取り組んできた。
 
従来のLiDARには、モーターやMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーなどの可動部があり、それを動かすことで光ビームをスキャンしていた。しかしこの方法では金属疲労などによって動作が停止したり、外部振動の影響によって不安定になったりする恐れがあった。

今回の開発では、液晶によって光の偏光方向を高速にスイッチすることで光ビームを高速にスキャンできるSteraVisionの「MultiPol」の可動部をなくすことに成功。これにより従来からの金属疲労による動作停止や外部振動の影響が発生することがなくなった。また、構造がシンプルになったことで量産性も向上した。

また、従来は画角内で光ビームの照射方向を順次スウィープさせる走査方法だったが、今回位置を特定せずに瞬時にデジタルスイッチする方式に変更した。これにより対象の距離に依存せずに、自動運転にとって重要なシーンを選択的にスキャンすることが可能になった。

その他にも、波の性質を利用し、光の周波数をわずかに変化させて物体からの戻り光と送信光を干渉させた光コヒーレント方式である「FMCW」(Frequency Modulation Continuous Wave)を開発したことで、従来のToF方式では無理だった遠方や濃霧、煙などの先にある物体およびその速度の直接検出ができるようになった。

FMCW方式の課題であった小型化/高性能化を実現するために、光方向性結合器やY分岐器を1チップに集積したフォトニックICを開発した。これにより、同時に多くの光ビームをスキャンでき、小型化/低価格化もできる。

今回開発したMultiPolによって、多ビーム同時走査でのマルチスキャン化したDualビート方式による長距離高精度測距システムを開発。同時に重要な部分を選択的にピックアップして認識する「無意識AI」を取り入れたAutonomous Scanを開発した。これらにより交通状況などに対して早めに対応する「予知運転」を実施した結果、15.2%のエネルギー削減ができたという。

今後、2022年7月頃のソリッドステートLiDARのサンプル出荷を進め、さらに、レベル4や5の自動運転、ファクトリーオートメーション、ロボティクスシステム、セキュリティなどさまざまな分野への適用を目指す。

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