Ｋｕｄａｎ(株)【4425】の掲示板 2020/05/28〜2020/06/16

ここの技術は使われているかな？

自動運転の目、LiDAR戦国時代　三菱電機が参入

2020年6月1日 2:00 ［有料会員限定記事］

 

   

全て表示



三菱電機の試作品のLiDARで取得した3次元画像。車両前方の広い範囲における車両や歩行者を立体的にとらえられる(出所:三菱電機)



三菱電機は、小型で水平検知角が広い3次元レーザーレーダー「LiDAR（ライダー）」を開発した。MEMS（微小電子機械システム）方式を採用するメカレス型の製品で、一定の条件下でシステムが運転する「レベル3」以上の自動運転用センサーとしての利用を見込む。

車載向け小型LiDAR市場は現在、「優勝劣敗」の時代に入っている。同社は今後、さらなる小型化や垂直検知角の拡大、コスト低減を進め、2025年以降の実用化を目指す。

大型ミラーと2つの光源　水平検知角を拡大



MEMS式LiDARの開発品。小型で水平検知角が広いのが特徴。実用化の時点では、開発品の約3分の1まで小型化する計画である(出所:三菱電機)

三菱電機の開発品は、水平と垂直の2軸で走査する電磁駆動式のMEMSミラーを搭載する。レーザー光の照射と反射光の受信に、同ミラーを使う。具体的には、波長905ナノ（ナノは10億分の1）メートルのレーザー光をミラーで前方に照射し、対象物（車両や歩行者など）に反射して帰ってくるまでの時間を基に、対象物までの距離を測定する。2軸で走査するため、対象物を立体的に識別できる。

MEMS方式のLiDARを使って高精細の3次元画像を広い範囲で取得するには、レーザー光を広範囲に照射し、反射光をより多く集める必要がある。そのためには、MEMSミラーの大型化や振れ幅（振れ角）の拡大が求められる。ミラーの面積が大きいほど、反射光をより多く集められる。ミラーの振れ角が大きいほど、検知範囲（検知角）を広くできる。ミラーの触れ角の2倍が、LiDARの水平検知角となる。

三菱電機の開発品の場合、ミラーの面積は7×5ミリメートル。従来のミラーは1×1ミリメートル程度という。またミラーには、面ひずみを抑制する機能を持たせた。ミラーの振れ角は、水平が30度（±15度）、垂直が6.8度（±3.4度）である。

ただ前述したように、水平振れ角が30度では、水平検知角は60度にしかならない。そこで、レーザーの光源を2つ使った。1個のMEMSミラーに2つの光源のレーザー光を照射し、その反射光を集めることで、120度の水平検知角を実現した。



水平検知角を広げる仕組み。振れ角が大きい大型のMEMSミラーと2個の光源を組み合わせることで、120度の水平視野角を実現した(出所:三菱電機)

「水平視野角は120度あれば十分対応できる。今後は垂直方向の振れ角を12度程度まで増やし、垂直視野角を25度以上に拡大する」と、三菱電機先端技術総合研究所で先進機能デバイス技術部長の山向幹雄氏は言う。垂直視野角の拡大は、車両近くの対象物を立体的に識別するために必要になる。

三菱電機は今回の開発品を、一般道におけるレベル3以上の自動運転用のセンサーとして使えるとみる。車両の前後バンパーの四隅などに搭載し、主に車両近くの対象物を検知する。検知距離は100メートル以下とみられる。



MEMS式LiDARの適用例。一般道におけるレベル3以上の自動運転において、近距離の周辺監視に使えるとみる(出所:三菱電機)

開発品の寸法は、幅108×奥行き105×高さ96ミリメートル（体積は900立方センチメートル）。実用化時には、開発品の約3分の1となる350立方センチメートルまで小型化する計画だ。ここまで小型化できればバンパーだけでなく、ヘッドランプやテールランプの内部などにも搭載しやすくなる。

課題はコスト　10万円以下目指す

MEMS技術を用いた三菱電機の小型センサーは、加速度センサーや回転センサー、エアーフローセンサー、圧力センサーなどとして、自動車に多くの採用実績がある。同社は自動車メーカーと直接取引する「ティア1」のサプライヤーであり、これまで自動車メーカーの求める基準を満たす製品を提供してきた。小型LiDAR市場に参入している多くのスタートアップに比べると優位性がある。

実用化に向けた最大の課題は、自動車メーカーの要求仕様を満たしながら、コストをどこまで下げられるかである。三菱電機は、「実用化時のコストは10万円以下を目指す」（山向氏）というが、競合メーカーもコスト削減でしのぎを削っている。

イスラエルのスタートアップであるイノビズ・テクノロジーズのMEMS式LiDARは、独BMWが21年に実用化する自動運転車「iNEXT（アイ・ネクスト）」に採用される。ティア1