XenomatiXの真のソリッドステートLiDAR〜信頼性と拡張性を両立した自動車センシング

ベルギー・ルーヴェン拠点のXenomatiXは、マルチビームレーザーアーキテクチャとリスクフリーで拡張可能な半導体技術を組み合わせた「真のソリッドステートLiDARセンサー」を提供しています。

自動車用途におけるLiDARの役割

ADASや自動運転などの高度な自動車用途では、高性能な距離測定と物体検出が求められます。LiDAR（Time-of-Flight/ToF、レーザーレーダーとも呼ばれる）は、精密な光パルスを放射し、反射信号を測定することでこのニーズを満たします。主要パラメータにはパルスパワー、往復時間、位相シフト、パルス幅が含まれます。

LiDARの分類とXenomatiXのアプローチ

LiDARシステムは大きく機械式と光学式の2種類に分類されます。機械式は回転ヘッドで最大360°の視野角と優れたSN比を実現しますが、大型で重いのが難点です。ソリッドステートLiDARは可動部を排除し、信頼性向上と小型化を実現しますが、従来は視野角が狭くなるというトレードオフがありました。XenomatiXはマルチビーム戦略でこの制限を克服しています。

XenomatiXの「真のソリッドステート」技術

現在のLiDARソリューションの多くは機械式で、回転ヘッドを使用しますが、重く高価で機械的故障のリスクがあります。振動ミラーで小型化しても可動部は残ります。XenomatiXの哲学はシンプルです：「自動車センシングにおいて、動くべきは車両のみである。」

CEOのFilip Geuens氏は「自動車にはコスト、サイズ、信頼性が求められます。LiDAR技術の選択にはこの3要素のバランスが必要です。一時的なレーザーダイオードと可動部は未来ではありません」と語ります。

2013年設立のXenomatiXは、「真の」という用語を用いて、スキャン機構や可動部を持たない半導体ベースのレーザー光源と検出器を使用するソリッドステートLiDARを差別化しています。従来の光学式LiDARが単一ビームを順次照射・測定・方向変更するのに対し、XenomatiXのシステムは数千本のビームを同時に照射します。

「スキャン機構を排除しマルチビームアーキテクチャを導入することで、真の革新を達成しました」とGeuens氏。「シーン全体を一発のフラッシュで撮像し、通常の消費電力で200m以上の測距を実現します。」

グローバルシャッター方式の利点

システムはグローバルシャッターモードで動作し、シーン全体を単一フレームで撮像するため、モーションブラーの影響を受けず、ナノ秒パルスを出力する超高速レーザードライバーも不要です。

高速スキャンが不要なため、より長い処理時間窓が確保され、時空間補正や後処理なしで高解像度ポイントクラウドが得られ、フレームレート向上と精度改善につながります。

XenoLidar-Xの性能

スタンドアロンで可動部なしのXenoLidar-Xは、自動運転と産業用途に適しています。15,000本のレーザービームを同時照射し、水平・垂直ともに0.15°の分解能を実現〜市場の最厳しい要件を満たします。

VCSEL採用と6Dセンシング

XenomatiXのソリッドステートLiDARは、従来のダイオードレーザーより低消費電力で優れた耐久性を持つVCSEL（面発光レーザー）を使用します。

「測定により多くの時間をかけられるため、長距離検出に十分なエネルギーを割り当てられます」とGeuens氏。

LiDARは6Dセンサーとして分類され、完全に重なったポイントクラウドと2D視覚画像を提供します。この固有のカメラ統合により視差エラーが排除され、安全用途の堅牢なセンサー融合に補完的データを供給します。第6次元は、反射レーザー信号の強度から導出される反射率です。

カスタムCMOS検出器と4D AI処理

「3Dカメラのように機能するピクセルを設計し、すべての点の座標を取得できます。また2Dモードで視覚画像も提供可能です。ポイントクラウドと画像は車両ECUに送られ、独自AIアルゴリズムでフリースペースと物体を検出します」とGeuens氏。

システムの4D AIは、3D空間でのパターンと強度情報を組み合わせて処理し、強力な認識能力を発揮します。レーザーOFF時は通常カメラとして、ON時は3Dデータを取得します。

高信頼性と視野角拡張

可動部がないためMTBF（平均故障間隔）が高く、長寿命VCSELと成熟したCMOS技術により、自動車用途に必須の高信頼性を実現しています。

機械式LiDARが自然に360°カバレッジを提供するのに対し、XenomatiXは複数モジュールの組み合わせで広視野角を実現。車両のコーナーに配置することで死角を排除します。

柔軟なモジュール設計により、ウィンドシールド、リアウィンドウ、グリル、ヘッドライト、テールライト、バンパーへの容易な統合が可能。AGC、Marelli、KautexなどTier 1サプライヤーと協力し、自動車アーキテクチャにシームレスに統合可能なカスタマイズ可能なモジュラーソリューションを開発しています。

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