自動運転に欠かせない! 加速する車載センサー開発

自動運転に欠かせない! 加速する車載センサー開発

最近どこのカーメーカーも「自動運転」の開発がニュースを騒がせるようになりました。自動運転には「車載センサー」の開発が必須です。なぜ自動運転なのか、などを紐解きながら車載センサーについて解説します。

自動車業界の行方は

自動車 都市

少し前の自動車業界は「環境負荷軽減」といった内容で、ハイブリッド・ダウンサイジング・電気・水素燃料といったキーワードで開発を進めていました。
環境負荷のテーマがいつしか縮小し(おそらくほとんど完了したため)、台頭してきたテーマが「自動運転」になります。
2020年の東京オリンピックのムーブメントもあって開発が加速している状態です。
自動運転の開発には、事故の未然防止対策が必須
「自動運転」の裏側には、トヨタ自動車の「Toyota Safety Sense(トヨタセーフティセンス)」で言う「事故の未然防止」の達成があります。
事故の未然防止が達成できなければ、自動運転が成り立ちません。

高齢化が進む日本は特に、「自動車の安全な運転」と言う点で大きな課題を抱えています。

先日も、90才の運転手が歩行者を次々とはねて1名死亡してしまった痛ましい事故がありました。

当然、事故を起こした方の罪は重いと思いますが、高齢者に運転させてしまった行政の罪、そして高齢者が安全に運転できない自動車を提供しているカーメーカーの責任も問われる時代です。

各自動車メーカーでは、自動運転を見据えた「事故の未然防止」開発が躍起になっているのです。

センサー開発が自動運転の要

事故の未然防止には、自動車に「常時集中して周囲に気を払っている状態」が必要になってきます。人間で言うところの「視覚情報」と「物体や人物の気配情報」を休まずに得ている状態を作らなければなりません。

そこで「センサー」というハードウェアが必要になってきます。

視覚情報は「イメージャーセンサー」、物体や人物の気配情報は
「ミリ波レーダー」や「超音波センサー」と言った「前方検知のためのセンサー」を搭載します。

現在、これらのセンサー開発は世界中で加熱している状態なのです。

センサー開発動向

自動車 センサー

イメージャーセンサーといえば、馴染み深いのは「デジタルカメラ・カムコーダー」と言った家庭用の撮影機器でしょう。
イメージャーセンサーはそもそも、カメラのフィルムに変わる技術として開発されたものです。15年ほど前には携帯電話に搭載するカメラの開発が加熱していたのを記憶している人が多いと思います。ソニーとサムスン電子が画素数を競っていた時代がありました。
現在は、AppleのiPhoneに搭載されているのは裏面照射型CMOSを開発したソニーのイメージャーセンサーがほぼ主流となっています。裏面照射型CMOSは従来のCMOSに比べて高感度なので発色が良いなどの特徴があります。画像の美しさを欲したAppleがソニーのイメージャーセンサーを採用した理由がそこにあります。
「高感度」であることは、「事故の未然防止」を目指すカーメーカーにも必要な機能となりました。視覚情報を増やし、正確に状況判断する必要があります。すでに「イメージャーセンサーといえばソニー」と言ったように、各カーメーカーで採用されている状態です。
一方で、コンシューマー向けに製造してきたソニーにとって、車載向け製品の開発は様々な課題が待ち受けています。最も深刻なのは「長期信頼性」の観点でしょう。
自動車用半導体は、長期信頼性の観点で数世代前の半導体を使用することが多いです。確立された信頼性がなければ、自動車の安全性を担保できなかったためです。命に直結する製品を作っているもののさだめなのです。
電気製品化する自動車、とも言われているので長期信頼性の考え方も変わりつつあるのも現状です。

前方検知センサー

前方検知するセンサーとして「ミリ波レーダー」と「超音波センサー」などがあります。
機能はいずれもよく似ていて、ミリ波や超音波といった電磁波を照射し、その反射を観測することで障害物を検知する仕組みです。

各センサー・レーダーの大きな違いは「電磁波の波長」です。波長と障害物・距離の関係性は中学生のころ習った通りなのですが…

  • 波長が長いと、散乱しにくいが透過度が低い
  • 波長が短いと、散乱しやすいが透過度が高い

などの特徴があり、どの波長も一長一短なので、組み合わせて用いられることも増えてきました。

最も開発が盛り上がっているのは「長距離レーダー」でしょう。それが「ロングレンジミリ波レーダー」です。

前方検知で重要になってくるのは、「如何に早く、前方の危険を察知するか」なので、長距離のレーダー開発が必須になってきているのです。

ソフトウェア開発も必要

ここまで「車載センサー」ということで「ハードウェア」を解説してきました。ですが、主戦場は「ソフトウェア開発」であることは間違いないです。
「イメージャーセンサー」や「ミリ波レーダー」は、情報を取得する「手段」に過ぎません。その情報を上手く処理する手法開発がキーポイントです。
お察しのとおり、IoTやディープラーニング・AIと言った情報処理技術が必須なのです。

まとめ

まとめ イメージ

車載センサーの高性能化は、今後の高齢化社会および自動運転化のために必要な技術開発です。
イメージャーセンサーはソニーが牽引しているように、日本としては先端開発ができています。
前方検知センサーは、実際のところ海外メーカーが比較的開発が進んでいる状態です。高性能化・長期信頼性確保のためには、半導体ベンダーとカーメーカーがタッグを組んで開発しなければならない状態です。
ですが、事故のない社会・自動運転化が進んだ未来はすぐそばまで来ている状態です。2020年の東京オリンピック以後の世界が楽しみですね。

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