「適切なTIAでLiDAR自動車距離センサの精度を確保」(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)　

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、現在開発が進む自動車の自動運転システムには不可欠と考えられているLiDARについて解説した記事をご紹介します。

■適切なTIAでLiDAR自動車距離センサの精度を確保

　現在は、自動車メーカーが中心となって自動運転車の開発が急ピッチで進められています。人間に代わって様々な状況を把握し、より安全を保つ装置のことを先進運転支援システム(Advanced Driver-Assistance Systems：ADAS)と呼んでいます。ADASには多くの機能が要求されますが、最も重要なのは周囲を常に監視して衝突などの危険を避けることです。そのためには、カメラやIMU、レーダー、LiDARが使用されています。カメラは物体を正確に把握でき、横方向の解像度に優れています。また、IMUはGNSSを使って車線を正確に維持するのに役立ちます。レーダーは直線的な衝突回避に適しています。LiDARはレーダーと役割が似ていますが、悪天候下でも検出が可能です。

　LiDARは、Light Detection And Ranging(光による検出と測距)を略したもので、パルス状のレーザー光を照射し、物体から返ってくる時間を計測して物体までの距離や方向を測定する技術です。レーダーは電波を使用しますが、LiDARは光を使用します。光は電波よりも波長が短く、収束させやすいので高い精度で位置や形状などを検出できます。現在はコスト的にレーダーが有利ですが、将来はLiDARが主流になると考えられています。

＜ LTC6561の構成図 ＞

　【アプリケーションラボ】では、ADASに求められる機能とLiDARの役割を紹介した後、LiDARシステムの構成について詳しく解説しています。LiDARは、データ収集(DAQ)ブロックとアナログフロントエンド(AFE)、レーザー光源などで構成されています。DAQは高速A/Dコンバータとクロック、電源などで、AFEはフォトセンサーとTIAになります。フォトセンサーには、高速応答、低暗電流、高感度という特長を持つアバランシェフォトダイオード(APD)が使用されます。TIAはトランスインピーダンスアンプで、APDが検出した電流を必要な電圧に変換します。

　【アプリケーションラボ】では、APDにはMarktech Optoelectronics社のMTAPD-07-010を、TIAにはアナログデバイセズ社のLTC6561を紹介しています。ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。 　

905nmアバランシェフォトダイオード 【MTAPD-07-010】 ￥2,886.37(税込￥3,175)
4チャンネルトランスインピーダンスアンプ 【LTC6561HUF#PBF】 ￥2,440.91(税込￥2,685)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■電圧制御発振器(VCO)の基礎とその選択と使用方法

　通信システムやレーダの周波数チャープ、PLLの位相トラッキングなどのアプリケーションでは、信号の周波数や位相を他の信号の振幅に基づいて変化させたり制御する必要があります。ここでは、安定した基準信号の周波数を発生させるVCOの役割としくみについて解説し、仕様を決める方法や選択方法などを紹介します。

■2021年に向けたEtherCATの最新情報

　EtherCATは、工場などの厳しい環境においてイーサネットによる通信を行うための規格です。防水や防塵が可能で、頑丈なコネクタやケーブルが要求されます。ここでは、EtherCATの基本構造とこれまでの規格の変遷について紹介し、現在の状況を詳しく解説します。

　マルツエレックは、ZEPエンジニアリングが企画/編集したM5Stack BasicをPythonを使ってプログラミングする書籍「M5StackとPythonでマイコン・プログラミング超入門」を発売いたしました。著者は田口海詩氏、全44ページです。

　M5STACK社が販売するM5Stack Basicは、液晶ディスプレイが付属したマイコンモジュールで、ESP32を搭載することでWi-Fi/Bluetoothによる通信が可能です。Arduino互換なので、Arduino IDEを使用してプログラミングができます。さらに、MicroPythonによりPython言語によるプログラミングも可能であり、マイコンやIoTの入門用としては最適なデバイスです。

　本書は、M5Stack Basicを用いて“HelloWorld”の表示やLEDの点灯などの簡単なプログラムの作成方法を解説しています。本書には、インターネットからダウンロードできる6本の動画と動作を確認済みのソースコードが11本付属しています。したがって、M5Stack Basicがお手元にあれば、すぐに試しながらプログラミングの学習を始めることができます。

【本書の目次】
　プロローグ コンピュータと対話できるマイコン“M5Stack”
　第1章 プログラミング環境をパソコンにセットアップする
　　実験1 M5Stackに文字を描かせる
　　実験2 足し算をさせてみる
　第2章 マイコンに計算や描画、信号の入出力をやってもらう
　　実験1 “HelloWorld”という文字を表示させる
　　実験2 sinやlogの計算をしてもらう
　　実験3 グラフを描かせる
　　実験4 電気信号を出し入れする
　第3章 3つの制御文と独自関数の定義文
　第4章 電子回路を制御してみよう
　　実験1 LED1を赤色に光らせる
　　実験2 LEDを1個だけ点灯させて時計方向に回転させる
　　実験3 LEDを1個だけ点灯させて反時計方向に回転させる
　　実験4 M5Stackのボタンで発光色を変える

動画で早わかり！M5StackとPythonでマイコン・プログラミング超入門 【Z-M5STACK-BK1】　￥900(税込￥990)