| 研究課題/領域番号 |
20K04501
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
飯山 宏一 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (90202837)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 光干渉計測 / FMCW法 / LiDAR / 距離計測 / 物体形状計測 / 光計測 / 光距離計測 / 光イメージング / FMCW / 光周波数掃引 / レーザレーダ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
自動運転に不可欠な距離センサとして，レーザ光を用いた距離センサであるLiDAR(Light Detection And Ranging)が着目されている。本研究では，光周波数が線形掃引されたレーザ光源を用い，光の干渉を利用するFMCW法によるLiDARを開発して，以下の性能を持つ次世代LiDARの実現を目的とする。
① 安全基準を満たすレーザ光パワー（10mW以下）で，200mの測定距離（現行の2倍）
② 距離分解能2cm以下，かつ，距離測定精度2mm以下（現行と同等以上）
③ 太陽光や対向車のLiDARのレーザ光など，外部光の影響を受けない
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| 研究成果の概要 |
光周波数が掃引されたレーザ光源を用いるFMCW LiDARに関して，高コヒーレンスの半導体レーザを光源に用い，光周波数掃引の非線形性の影響を打ち消すk-サンプリング法を用いて，200 m遠方の建物の計測に成功した。高速化のために，光周波数掃引の繰り返し周波数を30 kHzとすることで，3秒程度での計測を実現した。一方，高速測定時にはk-サンプリング法では光周波数掃引の非線形性の影響を完全に打ち消せないことも明らかにし，その解決のために，光周波数掃引のための変調波形をひずませて光周波数掃引の線形性を向上することにより，高速測定時においても正確な計測が可能であることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
FMCW LiDARは光の干渉を利用することから，外部光が非常に強い環境においても，安定した計測が可能である。また，干渉を利用することで高感度であり，レーザ光パワーが現行のToF法の100分の1以下の低パワーでも距離測定が可能である。これらのことから，屋外における測量，自動運転自動車などにおけるレーザレーダへの安全な適用が可能である。また，遠方の構造物までの距離を持続的に測定することで，構造物の揺れの検知も可能であり，構造物の健康診断や破壊予測など，防災分野への適用も可能である。
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