自動車用カメラモジュール：自動運転車の未来はここにあります

公開: 2021-09-21

最先端の自動運転車の市場投入を目指しているアメリカの電気自動車メーカーであるテスラは、2021年5月に、半自律走行システムであるオートパイロットのレーダーセンサーをカメラに置き換えることを発表しました。唯一のバージョン、テスラビジョン。自動運転車向けのビジョンベースのガイダンスシステムのみの可能性については懐疑的な見方がありますが、テスラはテスラビジョンに強い信頼を寄せています。

テスラは2021年5月に、モデルYとモデル3の提供を開始しました。このシステムは、車の周囲に取り付けられた8台のカメラに完全に基づいており、レーダーはありません。カメラは、オブジェクトを認識して分析するコンピュータネットワークに画像を送信します。専門家は、視覚のみのシステムは暗闇、晴れたまぶしさ、悪天候の中で課題に直面していると指摘していますが、テスラは、ノイズや信号の混乱が少ないため、カメラのみのシステムはレーダーよりも安全であると主張しているため、視覚のみのシステムを支持しています。「ファントムブレーキング」は、テスラがレーダーで直面している永続的な問題の1つです。

Alphabet IncのWaymoなどの他の自動運転車会社は、カメラ、レーダー、LIDARの3種類のセンサーを使用しています。これらのさまざまな種類のセンサーをすべて組み合わせて、自動運転車を路上で完全に機能させます。テスラのカメラ中心のシステムは設計がはるかに困難ですが、WaymoのレーザーベースのLIDARアプローチよりもはるかに安価であるため、電気自動車メーカーはスケールアップして技術をさらに向上させることができます。テスラによるこの取り組みは、ビジョンシステムを他のテクノロジーから独立させ、それ自体が自給自足のシステムにするための取り組みとして、同社によって正当化されています。

Reports and Dataによると、自動車用カメラモジュール市場は、自動車生産の増加、より安全な自動車に対する消費者の需要、政府の安全基準、EVの販売増加などの要因により、今後数年間で2桁のCAGRを記録すると予測されています。

自動車用カメラモジュール技術と最大のメーカー

電荷結合デバイス（CCD）と相補型金属酸化膜半導体（CMOS）カメラは、光学画像を電気インパルスに変換します。 CCDは、各ピクセルの電荷パケットを共通の出力構造に順次転送して、電荷を電圧に変換します。これにより、特に低照度条件、より高いダイナミックレンジ、より優れた色深度、より高い解像度、および光感度で、ノイズが低くなり、画質が向上します。受け入れられて以来、低消費電力、高統合、小型サイズ、製造の容易さ、価格の低下、品質の向上の恩恵を受けてきました。

フロントビューカメラ、サラウンドビューカメラ、リアビューカメラ、キャビン内カメラは、自動車用カメラの4種類です。 Bosch、Aptiv、Continental、Denso、Valeo、およびその他のTier1カメラメーカー。インフィニオン、フリースケール、テキサスインスツルメンツ、ST、パナソニックなどは、自動車用カメラモジュールの大手メーカーです。ソニー、パナソニック、シャープ、コニカミノルタ、オムロン、その他の企業が主要な光学サプライヤーです。

範囲の改善、モジュール化、スケーラビリティ、相互接続はすべて自動車用カメラモジュール開発のトレンドであり、リアビュースコープを拡張してサイドミラーを置き換えるサイドビューカメラまたはサラウンドビューカメラ、プレゼンス検出とジェスチャ認識用のキャビン内ToFカメラなどがあります。ウェザーセンシング。全天候型センシングには暗視ソリューションが必要です。この場合、赤外線カメラは、暗闇や悪天候でのドライバーの視距離を改善し、暗い場所で適切に機能できないというカメラの致命的な欠陥を補うための重要なソリューションです。法外な費用のために、そのようなカメラは現在、ハイエンドブランドでのみ利用可能です。主なシステムサプライヤーはオートリブです。遠赤外線カメラと近赤外線カメラは、最も一般的なタイプのIRカメラです。

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キャビン内のカメラも同様に重要です

カメラは、現代の車両で急増している自動運転支援システム（ADAS）の重要なコンポーネントです。これらのシステムは、交通安全を改善することを主な目的として設計されており、将来の完全自動運転車への道のりの一歩です。キャビン内のカメラモジュールは、主に多数のドライバーの注意力の欠如と不十分な意思決定スキルのために、ドライバーがあらゆる車両の中で最も危険な側面であるため、ドライバーを監視するように設計されています。国道交通安全局（NHTSA）の調査によると、ドライバーはすべての交通事故の90％以上の責任を負っています。

自動車メーカーと安全規制当局は、ADASシステムはこれまでのところしか進まないこと、そしてドライバーが注意を払っていない場合、ADASが設置されていても、事故のリスクは高いままであることを認識しています。その結果、客室内のカメラとビジョンシステムは、ドライバーや他の乗員を監視するためにますます使用されています。

実際、これらのドライバーモニタリングカメラ（DMC）は交通安全にとって非常に重要であるため、Euro NCAPは2020年以降、これらを主要な安全機能として指定しています。ADASシステムは、カメラの焦点を慎重に合わせることで、交通安全に寄与するさまざまなことを評価できます。ドライバーで、高度な画像処理ソフトウェアを使用します。

DMCを備えたADASシステムは、ドライバーが前方の道路を見つめているのか、スマートフォンでメッセージを読み込もうとしているのかを検出できます。大きな病気でドライバーが障害を負ったかどうかを検出でき、より高度なシステムでは、顔の表情を手がかりとしてドライバーの感情状態を識別できます。

カメラは車両のミラーに取って代わりますか？

ドアミラーをカメラに置き換えることを計画している作品にはすでに提案があります。結局のところ、NHTSAは、2018年5月1日までに4500kg未満の新車にリアビューカメラを装備する必要があることを義務付けました。段階的廃止プロセスは2016年にすでに開始されています。

NHTSAの判決に応えて、自動車メーカーとテスラモーターズの同盟は、不格好なサイドミラーをカメラに交換するように代理店に請願しました。 Auto Allianceの請願書によると、従来の外部サイドミラーは、車両の総空力抵抗を2〜7％増加させます。アライアンスによると、空力抵抗が10％減少すると、燃料使用量が3.2％減少します。ただし、専門家がそのような交換の長所と短所を賭けているため、すべてのミラーをカメラに交換するプロセスは長いものになる可能性があります。研究者がミラーをカメラに交換することを急ぐ前に、彼らは多くの人間の側面に取り組む必要があります。視覚情報を載せるのに車の中で最適な位置はどこですか？夜間の運転中にドライバーの気を散らさないようにするには、ディスプレイ画面をどのくらい明るくする必要がありますか？ディスプレイを使用して、ドライバーに周囲のより良い感覚を提供すると同時に、正しい奥行き知覚を表すにはどうすればよいですか？これらはすべて、サイドミラーを冗長と見なしてカメラに置き換える前に、十分に回答する必要がある質問です。

しかし、2016年、日本とヨーロッパは、バックミラーとサイドミラーをカメラ監視システムに置き換えるミラーレス車の使用を合法化しました。三菱は、2018年に独自のMaisartブランドベースの人工知能（AI）技術対応のカーカメラモジュールのデビューを発表しました。これらのカメラは、最大100メートルの距離でさまざまな物体の種類を検出できます。国道交通安全局は、後ろ向きのカメラが年間58から69人の命を救うと見積もっています。 NHTSAによると、バックオーバークラッシュは年間210人の死者と15,000人の負傷者をもたらします。 5歳未満の子供が全事故の31％を占め、70歳以上の高齢者が26％を占めています。これらの数字を念頭に置いて、ミラーレス自動車がそれほど遠くない将来に自動車産業の標準になると予測するのは安全です。

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