テクノロジーは、世界を信じられないほどの発見に満ちた世界へと巧みに変化させています。LiDAR技術は、自動車産業、建設、研究など、様々な分野に大きく貢献している革新的な技術の一つです。LiDARレーザーは、レーザー光を用いて距離を測定し、3D画像を作成することで、センシング分野に革命をもたらしました。比類のない精度と迅速なデータ収集により、多様な用途に対応します。現在、市場には様々な種類のLiDARが流通しており、様々な産業に貢献しています。
このブログでは、さまざまな種類の LiDAR テクノロジーを取り上げ、これらのレーザーの機能とその利点について理解します。
リモートセンシング用レーザー技術トップ5
ソリッドステートライダー
ソリッドステートライダーは、従来のライダーを改良したものであり、従来のライダーと比較して、より正確でコスト効率の高い方法で高精度な3Dマッピングを提供します。シリコンチップを使用して製造されるソリッドステートライダーは可動部品が少なく、システム全体の信頼性が向上し、メンテナンスの削減と運用期間の延長につながります。
ソリッドステートライダーはコンパクトで軽量であるため、限られたスペースでも快適に使用できます。また、コンパクトなサイズにより、様々なプラットフォームへの容易な統合が可能になり、多様なアプリケーションへの応用が可能になります。
巨大な機械部品がないため、摩耗のリスクが低減され、高い耐久性が保証されます。そのため、ソリッドステートライダーは、温度変化、振動、衝撃にさらされる困難なエリアに最適な選択肢となります。
さまざまな産業におけるソリッドステートライダーの応用
自動車産業：自動運転は現在、自動車産業の中心的課題となっています。ソリッドステートライダーは、この技術の実現に重要な役割を果たしています。ライダーレーザー高解像度の3Dマッピングを使用し、車両の周囲の状況をリアルタイムで提供します。これにより、ドライバーの認知能力と判断力が向上し、安全性と正確なナビゲーションが強化されます。
ロボティクス：進化を続けるロボティクス分野では、より優れた成果を出すために最先端技術が求められます。ソリッドステートライダーは、この業界では主にSLAM（同時位置推定と地図作成）に使用されています。これらのライダーの卓越した3Dマッピングは、倉庫の自動化から救助活動に至るまで、様々なアプリケーションに理想的なものになりつつあります。
環境モニタリング：固体LiDARレーザーは、森林管理、洪水モデリング、都市計画といった用途において、正確かつ詳細なデータを提供することで、環境モニタリングにおいて重要な役割を果たします。高解像度の地形図を作成できるため、自然景観の理解と管理に役立ちます。
機械式スキャニングライダー
メカニカルスキャニングライダーはソリッドステートライダーに類似しており、同じ用途を提供しますが、構造構成が異なります。ソリッドステートライダーとは異なり、メカニカルスキャニングライダーには、3Dフットプリントを作成するための回転ミラーやプリズムなどの可動部品が含まれています。これらの可動部品は、機構全体の精度を維持する上で重要な役割を果たします。
ライダーの軸に取り付けられた回転ミラーは、レーザーパルスを様々な方向に反射させるのに役立ちます。ミラーを用いて光の速度と角度を制御することで、ビームをエリア全体に走査させることができます。反射されたレーザーパルスは周囲の物体から跳ね返り、このメカニズムは周囲の環境の3Dマップを描画します。
長所と短所
機械式LIDARシステムは、高解像度の3Dマップを高速に作成します。強力なレーザー光源は距離画像の取得に役立ち、複雑なシーンにおける細部の検出に役立ちます。
しかし、回転ミラーなどの可動部品に依存しているため、使用が複雑になり、不適切な使用方法では故障する可能性があります。また、重い機械部品を使用することで、機械の重量とサイズが増加し、用途が制限されることもあります。
フラッシュライダー
フラッシュライダーは、フラッシュスキャン技術、つまり単一の強力なレーザーパルスでシーン全体を照らすという原理に基づいて動作します。フラッシュスキャンライダーは、機械式ライダーや従来のライダーと比較して非常に高速です。レーザー光を照射し、反射するまでの時間を測定することで、シーン全体を瞬時に捉えます。
光速と飛行時間を知ることで、システムはセンサーとシーン内の物体上の各点との間の距離を計算します。このプロセスは多数の点に対して繰り返され、シーンを3次元的に表現する高密度の点群を作成します。
フラッシュライダーの応用
リアルタイムマッピング：フラッシュライダーの顕著かつ革新的な用途の一つに、物体のリアルタイムマッピングによる包括的な3Dモデルの作成があります。都市部、災害地域、建設現場などのマッピングにも対応しています。光速動作により、超高速かつ高精度なデータ収集が可能です。
産業検査：フラッシュライダーは、産業地域の検査において貴重な資産となっています。建築家は複雑な構造物に関するデータに迅速にアクセスでき、コスト効率の高いメンテナンスとプロセスのトラブルシューティングが可能になります。
光フェーズドアレイライダー
このタイプのライダーは、高度な光学系の力を活用してレーザービームを正確に制御し、高度なマッピングを実現します。光フェーズドアレイライダーは、単一のレーザービームを操作してスキャンと画像化を可能にします。この技術により、非常に短時間で高解像度の画像化を実現するのに最適です。
光フェーズドアレイライダーは、それぞれに位相シフタを備えた、近接して配置された複数のレーザービームエミッタを使用します。位相シフタは、レーザービームの強度と方向を調整する上で重要な部品です。位相シフタを使用することで、ユーザーはレーザービームを結合し、コヒーレント効果を実現します。
光フェーズドアレイライダーの利点
高速スキャン：位相シフターを使用することで、光位相ライダーは品質を損なうことなく遠方の物体を高速にスキャンできます。ビーム制御機能により、プロセスをさらに高速化できます。
高解像度： LiDARは光位相としてビームの経路を操作し、コヒーレント光源を生成することで、高度に鮮明な地図を作成できます。遠方の微細な詳細を捉えるのに効果的です。
ファイバーライダー
ファイバーレーザー技術は、市場で最も先進的かつ新たに導入されたライダーの一つです。これらのライダーは、レーザービームを生成する媒体として光ファイバーを使用します。ファイバーライダーは、高い強度、安定性、そしてパルスレーザー出力を生成する能力を備えており、他のライダーとは一線を画しています。
ファイバーライダーの応用
ファイバーレーザー LiDAR 技術は、長距離リモートセンシングや大気研究の分野で注目に値する応用が見出されています。
長距離リモートセンシング：ファイバーレーザーLiDARシステムは、強力なレーザーパルスを放射することで長距離測定を可能にします。そのため、地形図作成、森林管理、地質調査など、長距離にわたる正確な測定が求められる用途に最適です。
大気研究：ファイバーレーザーLiDARは、エアロゾルの分布、雲の特性、温室効果ガスの濃度など、様々なパラメータを測定する大気研究に使用できます。これらのシステムは、気候変動、大気質、そして大気プロセスの理解に不可欠です。
結論
まとめると、LIDARは3Dマッピングの世界を劇的に変革する、ユニークでセンセーショナルな技術の一つと言えるでしょう。LIDARは進化を続けており、将来的にはパフォーマンス向上のための多くのオプションが登場する予定です。今後の最新情報にご期待ください。
私たちについて
インフェニックス株式会社は、米国を代表するレーザーおよび光源メーカーです。様々な産業において重要な役割を果たす、高度なライダー用レーザーを製造しています。最先端技術と熟練した製造技術を駆使し、比類のない品質を保証します。医療、通信、センシング、計測など、様々な産業向けに幅広い製品を取り揃えています。
