＜目次＞
・はじめに
・LiDARとは
・LiDARで用いられる技術
・LiDARの今後と課題

はじめに

完全自動運転に欠かすことができないとされているLiDAR。近年では大手自動車メーカーに採用されるなど、その名前をよく耳にするようになってきています。
LiDARは主にレーザーと光センサで構成され、対象物までの距離を測るモジュールと説明する記事は見受けられますが、具体的にどういった技術で実現されているかまで言及されていることは多くありません。
本記事ではLiDARで用いられている技術である、レーザーの波長、スキャン方式および光センサを用いた測距方式について焦点をあててご説明します。

 

LiDARとは

Light Detection And Ranging（光による検知と測距）の略称で、光を対象物に照射し、その反射光を光センサで受けることで、距離を測定する方式です。
照射側には近赤外レーザーが用いられ、受光側の光センサはToF(Time of Flight)を用いて距離を測定する方式が主流です。

LiDARで用いられる技術

主にLiDARで用いられている技術をまとめたものが、以下のツリー図です。
レーザー側では波長とスキャン方式、光センサ側では測距方式に違いがあり、それらを組み合わせることで各社特徴を出しています。

【レーザー】

〇波長
主に近赤外線波長である905nmと1550nmのレーザーが用いられます。 人がいる環境においてレーザーの出力は、目に影響を及ぼさないとされるクラス1(JIS C 6802/EN 60825-1)に制限されています。

[905nm] ・発光効率がよく安価であるため、多くのLiDARに採用されています。

[1550nm] ・外乱光による影響が小さく、クラス1で規定されている出力制限が905nmに比べて大きいため長距離の測定が可能です。

〇スキャン方式
レーザーを広範囲にスキャンすることで、対象物およびその周辺の測距を可能にしています。

 [メカニカル]
モーターなど、駆動部を持ち合わせた機構でミラーを制御し、そこにレーザーを当てることでスキャンを実現します。1Dラインスキャン、2Dラスタースキャンがあります。

  <1Dラインスキャン>
  ・レーザーを垂直に並べ、そのラインを水平方向に移動させます。
・複数のレーザーおよび光センサが必要となります。

  <2Dラスタースキャン>
  ・水平方向１ラインずつのスキャンを、垂直方向に移動させます。
・水平方向と垂直方向用にそれぞれミラーが必要となります。スキャンの実現には高度な技術が求められますが、垂直方向のスキャン密度を変えられるなど、フレキシブルなスキャンが可能です。