これで使える３Ｄ　ＬｉＤＡＲ技術　基本から自動運転・セキュリティ・宇宙探査まで

はじめに　 ※一部抜粋


LiDAR は大きな市場を持つ自動車産業に直結している分野であるため、新興を含む国内外の多くのメーカが開発にしのぎを削り、最新であったはずの技術も瞬く間に古びて行く。同時にメーカによる技術の囲い込みが激しくなり、外部からは技術が見えない形で新製品・新技術が次々に市場に投入されている。市販品として比較的簡単に入手できるようになり、その有用性から多様な分野に適用されつつある。身近になり、「LiDAR の中」を知らなくても利用できるし、購入品を組み合わせるとある程度動作するLiDAR ができる、製品としては積極的に「知らなくても使えます」と売り込むだろう。しかし、何らかの問題が発生した際に、「LiDAR の中」がどのようになっているか知らなければ、対策を考えることもできず手の施しようがなくなる。


LiDAR は他のセンサと同様に、使用目的に合わせて作り込むことが基本のセンサで、その構成技術はレーザ、光学系、検出器、電子回路、信号処理と幅広い分野に渡っている。インターネットでの検索、あるいはAI（Artificial Intelligence）への質問でかなりの知識が手に入る昨今ではあるが、「LiDAR の中」を理解しようとしたときに、幅広い技術分野の壁にボルダー（手がかり）なしで挑むのはかなり厳しいだろう。


本書は、LiDAR が広く利用されることを前提に、最新の技術とその動向を紹介するとともに、LiDAR の基礎および要素技術、点群処理の基礎部分、そして、最近新しい分野として注目されているLiDARセキュリティについて深入りを避けながら説明することで、「LiDAR の中」あるいは「使い方」を理解するための手がかりを提供している。要素技術については、部分的に読んでいただいても理解できるように、LiDAR の基礎と章を分けている。また、「LiDAR の中」を理解いただくために、通常はユーザの目には触れない生の測定データの処理について、実験レベルではあるが思い切って出すことにした。先に述べたようにLiDAR は使用目的に合わせた最適化が必要であり、本書で紹介する実験結果が全てのケースに当てはまるものではないことをご理解いただきたい。LiDAR やその要素技術について深く知りたい読者は、本書を手がかりにそれぞれの分野の専門書を読んでいただけるように、本文内でできるだけ引用して紹介するように努めた。これからLiDAR を学ぼうとされる方々や利用される方々にとって、本書の一部でもお役に立てれば著者一同の幸いです。



著者を代表して

水野貴秀

目次

はじめに



1 章 LiDARの基礎


1 測定方式


2 LiDAR 方程式

コラム ① 150 m の見えないドーム


3 信号対雑音比（ SNR）

コラム ② 事象は全て確率的に起こるもの


4 測定精度


5 安全への配慮



2 章 レーザと受信機

2. 1 LiDAR の要素技術

2. 2 レーザ

2. 3 受信センサ

2. 4 受信回路

2. 5 測距ゲート

2. 6 校正

コラム ③ はじまりはトイレの前だった─ MMX 搭載LIDAR 用I C 開発 ─



3 章 3D LiDARの仕組み

3. 1 メカスキャン型LiDAR

3. 2 メカレス（ハイブリッド）スキャン型 LiDAR

3. 3 ノンスキャン（フラッシュ）型 LiDAR

3. 4 SoC（ System on Chip）

コラム ④ 見えた！「 はやぶさ２」からの光─ 600 万km 深宇宙レーザレンジング実験 ─

4 章 3D LiDARの実際

4. 1 自動運転 / ADAS および産業用LiDAR 概観

4. 2 メカスキャン型LiDAR

4. 3 メカレス（ハイブリッド）スキャン型LiDAR

4. 4 ノンスキャン（フラッシュ）型LiDAR

コラム ⑤ 完全自動運転の未来も近い？



5 章 宇宙機搭載 LiDAR

5. 1 宇宙機搭載LiDAR 概観

5. 2 宇宙機特有の環境条件

コラム ⑥ 冷やすとレーザが出なくなる!
　ほか

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