VCSELビクセルとLEDの特長を融合した赤外線光源VCSELEDビクセレッド™を開発
温度依存性の低さと広角発光かつ均一な光源により、自動車の運転支援技術に貢献

2024年4月9日

＜要旨＞

VCSELED™ package

ローム株式会社（本社：京都市）は、垂直共振器型面発光レーザーVCSEL*1素子をレーザー光向け樹脂製光拡散材で封止した、新しい赤外線光源の技術「VCSELED™」を確立しました。本技術は、自動車のドライバーモニタリングシステム（DMS*2）や車室内モニタリングシステム（IMS*3）の性能向上に貢献する光源として期待できることから、現在ロームで製品化に向けた開発を進めています。
VCSELED™は、高性能なVCSEL素子と光拡散材を組み合わせることでビーム角（照射角度）をLED同様に広げており、VCSELよりも広い範囲で高精度にセンシング可能です。また、小型パッケージに発光素子と光拡散材を搭載しているため、アプリケーションの小型・薄型化にも貢献します。
VCSELED™に搭載するVCSEL素子は狭帯域発光波長を特長としており、LEDと比べて約1/7となる発光波長幅4nmを実現。受光側の認識性能向上が図れるほか、LEDで懸念される赤見え*4も解消できます。同時に、波長の温度変化に関しても、LED（0.3nm/℃）の1/4以下となる0.072nm/℃を実現し、温度変化に左右されない高精度なセンシングが可能です。さらに、発光時の応答速度はLEDの約7.5倍速い2nsで、赤外光で距離を計測するToF（Time of Flight）アプリケーションの高性能化にも貢献します。
ロームでは、VCSELED™を新たな赤外線光源部品の技術ブランドと位置づけ、製品化を進めています。試作サンプルを2024年4月、民生向け量産用サンプルを2024年10月、車載向け量産用サンプルを2025年中にそれぞれ販売開始する予定です。また、今後も車室内モニタリングシステムに対応するレーザー光源の技術開発を進めていきます。

＜背景＞

自動車の安全性をさらに高める機能として、先進運転支援システム（ADAS）搭載車等には運転手の眠気・居眠りや脇見運転等を検知するドライバーモニタリングシステムが搭載されています。日本では、国土交通省がシステムの設計や機能を定めたガイドラインを作成しているほか、EUでは2024年7月以降に欧州で販売されるすべての新車に搭載の義務化を予定しており注目が高まっています。また自動車メーカー、サプライヤーでは、運転者以外の同乗者を検出する車室内モニタリングシステムの開発も活発化しており、検知システムをより高い精度で機能させる高性能な光源が必要であるとの認識が広まっています。
こうした中で、ロームが開発したのが高精度なセンシングを実現するVCSELED™です。温度による波長変動が少なく、広角な発光ビーム角を得られるため、車室内モニタリングシステムに最適なだけでなく、ロボットや産業機器の検査システムや空間認識・測距システム等の高精度・高性能化にも貢献します。

新光源VCSELED™技術でシステムの高精度、高性能化が可能

＜用語説明＞

*1) VCSEL：
Vertical Cavity Surface Emitting Laser（垂直共振器型面発光レーザー）の略称。従来は、通信用途で採用されていたが、近年ではセンシングシステムの発光部光源としても採用されている。
*2) DMS：
Driver Monitoring Systemの略で、ドライバーモニタリングシステムのこと。運転手の顔や目線の動きから安全運転を継続できない可能性を検知し、音や文字等で知らせることで交通事故の発生を未然に防ぐ安全運転支援機能。
*3) IMS（ICMS）：
In-Cabin Monitoring Systemの略で、車室内モニタリングシステムのこと。検知範囲を助手席や後席まで拡大し、乗員の認識や生体センシングを行うことで安全性や快適性の向上につなげることができる。
*4) 赤見え：
赤外LEDをセンサ等に用いて高出力で使用した場合、可視光線に近い波長の光が発せられて人間の目が感知してしまうことがある。このときセンサがわずかに赤色に見えることから赤見えと呼ぶ。

「VCSELED™」は、ローム株式会社の商標または登録商標です。