LIDAR光学設計の変革力

LIDAR (光検出と測距) テクノロジーは、数多くの業界に革命を起こそうとしています。自律走行車が都市部を走行できるようにすることから、密林の下に隠れた古代文明を発見することまで、LIDAR の機能は広大かつ多岐にわたります。

LIDAR光学設計の理解

LIDAR テクノロジーの核となるのは、物体に向かってレーザー光パルスを発射し、反射された光を検出することで距離を測定することです。この光が戻ってくるまでの時間を利用して、物体までの距離を正確に計算します。LIDAR システムのパフォーマンスの重要な要素は、できるだけ多くの反射光を収集する能力であり、視野 (FOV) 全体から光を効果的に集めるレンズアセンブリが必要です。LIDAR の光学設計には、主にフラッシュ LIDAR とスキャン LIDAR の 2 種類があります。

フラッシュLIDAR: フィールド全体を照らす

フラッシュ LIDAR (ソリッドステート LIDAR) は、単一パルスを使用して FOV 全体を照射します。通常、拡散板を使用してレーザービームを広げ、均一に照射します。反射光は検出器アレイによって捕捉され、各検出器要素の飛行時間を計算します。フラッシュ LIDAR システムは短距離センサーとして優れており、ターゲットから 30 メートル以内で最適に機能します。

スキャンLIDAR：動きによる詳細なマッピング

対照的に、スキャン LIDAR は、回転プリズムまたはマイクロミラーを使用して、視野をポイントごとにスキャンするコリメートされたレーザーソースを使用します。各ポイントで検出された光は、単一の光検出器によって測定されます。特に安定した環境では、フラッシュ LIDAR よりも高い精度を実現できますが、複雑さ、コスト、急激なシーンの変化に対する感度などの欠点があります。また、可動部品があるため、メンテナンスも必要になります。

自動運転車を超えたLIDARの多様な応用

LIDAR の用途は自動車産業をはるかに超えています。たとえば考古学への応用により、画期的な発見がもたらされました。

LIDARによる考古学的発見
グアテマラの熱帯雨林では、LIDAR マッピングによって、隠されたマヤの都市、古代の幹線道路、複雑な灌漑システムが明らかになりました。イングランド北部では、これまで知られていなかったローマ時代の道路が発掘され、時間の層を剥がす能力が実証されました。
沿岸および環境マッピング
沿岸の地図作成では、LIDAR は地上と水中の両方の特徴を網羅した高精度の地形図を作成し、浅く複雑な地形でのナビゲーションに役立ちます。環境アプリケーションでは、航空 LIDAR システムは植生の地図作成に役立ち、森林の樹冠構造、樹種の組成、さらには個々の植物の樹冠まで明らかにします。都市環境では、高速道路の回廊の計画、インフラストラクチャの管理、道路網の設計に役立ちます。

LIDAR の技術が進歩し続けるにつれて、その用途はさらに多様化し、さまざまな分野にわたる画期的な発見と革新に満ちた未来が約束されます。

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