光半導体が塗り替える自動車の近未来、クルマの「目・光・神経」はすべて光になる―業界歴46年の関係者が読み解く

私がこの業界に身を置いて、46年になります。入ったばかりの頃のクルマの「光」といえば、丸形や角形のシールドビームと、フィラメントが切れたら交換する電球が当たり前でした。夜間の整備でテスターを当て、光軸を合わせ、球切れを直す。光はあくまで「照らすための部品」だったのです。

ところが今のクルマでは、光がまったく別の仕事をしています。道路を立体的に測る「目」になり、車内のデータを運ぶ「神経」になり、歩行者やほかのクルマに意思を伝える「言葉」にもなり始めました。その中心にあるのが、電気と光を相互に変換する光半導体です。

本記事では、業界関係者として長年現場を見てきた立場から、光半導体と自動車先端技術の関わりを掘り下げます。基礎からライティング、自動運転センサー、車載光通信、EV、産業の勢力図、技術的な課題、そして近未来の展望まで、できる限り具体的に解説します。長い記事ですが、クルマ好きの方にも業界に関わる方にも、読み応えのある内容を目指しました。

そもそも光半導体とは何か――自動車目線で整理します
46年の現場で見てきた「クルマの光」の変遷
ライティングの最前線――「照らす光」から「制御する光」「語る光」へ
自動運転・ADASを支える「クルマの目」
車内の神経網を光に――車載光通信とSDV
EVの心臓部でも働く光半導体
光半導体産業の勢力図と自動車業界との関係
光半導体の自動車活用における技術的課題
近未来予測：光半導体が描く2030年代のクルマ
まとめ：光を制する者が、次のクルマを制する

そもそも光半導体とは何か――自動車目線で整理します

電気を光に、光を電気に：光半導体の3つの役割

光半導体（オプト半導体）とは、電気信号と光信号を相互に変換する半導体デバイスの総称です。自動車の中での働きは、大きく次の3つに分けられます。

発光素子（電気 → 光）

LED（発光ダイオード）：ヘッドランプ、テールランプ、室内照明、メーターのバックライト、アンビエントライトなど。いまやクルマの光のほとんどがLEDです。
レーザーダイオード（LD）：高輝度のヘッドランプ光源、LiDARの光源、ヘッドアップディスプレイ（HUD）の投影光源など。
VCSEL（垂直共振器面発光レーザー）：LiDARやドライバーモニタリング用の赤外線光源。スマートフォンの顔認証でも使われている技術です。

受光素子（光 → 電気）

CMOSイメージセンサー：前方カメラ、サラウンドビュー、電子ミラー、ドライバーモニタリングカメラなど。
フォトダイオード／APD／SPAD：LiDARの受光部、光通信の受信部、照度センサー、雨滴センサーなど。

光で信号をつなぐ素子

フォトカプラ：電気的に絶縁したまま、光で信号を伝える部品です。EVの高電圧回路と制御回路の橋渡しで重要な役割を担います。
光トランシーバー：光ファイバー通信の送受信を行うモジュールです。車載光ネットワークでの活用が始まっています。

自動車用は別格の世界：「AEC-Q102」という関門

同じLEDやセンサーでも、スマートフォンや家電向けと自動車向けでは求められる水準がまったく違います。これは現場の人間として強くお伝えしたい点です。

自動車用の光半導体は、車載電子部品の信頼性規格を定める団体AEC（Automotive Electronics Council）の規格のうち、光半導体（ディスクリート光デバイス）向けのAEC-Q102に準拠していることが事実上の前提になっています。

自動車用光半導体に課される主な条件は次のとおりです。

温度範囲の広さ：氷点下の寒冷地から、真夏のエンジンルームやボンネット直下、ダッシュボード上の高温まで耐えること。
振動・衝撃への耐性：路面からの振動が十数年にわたって続きます。
湿度・結露への耐性：ランプ内部の結露は、昔から整備現場でおなじみのトラブルです。
硫化への耐性：LEDパッケージ内部の銀メッキが大気中の硫黄成分と反応すると、黒く変色して光量が落ちます。車載用LEDでは、この対策が重要な設計項目です。
長期供給：クルマは10年、15年と使われ、補修部品も長く供給しなければなりません。消費者向け製品のように「数年で型落ち」というわけにはいきません。

自動車に使われる光半導体は、同じ名前の部品でも中身は「別物」と考えていただいたほうが実態に近いと思います。

材料で性格が決まる：化合物半導体の世界

光半導体の性能は、使う材料で大きく変わります。一般的な半導体はシリコン（Si）ですが、シリコンは光を出すのが苦手です。そのため発光素子には、主に化合物半導体が使われます。

材料	主な用途（自動車関連）	特徴
GaN（窒化ガリウム）	白色LED、青色LED、ヘッドランプ	青色発光を実現し、白色LED照明の土台となった材料
GaAs（ヒ化ガリウム）	赤外LED、VCSEL、LiDAR・DMS光源	赤外領域の発光に優れる
InP（インジウムリン）	光通信用レーザー、1550nm帯光源	長波長の光通信・長距離LiDARで重要
InGaAs（インジウムガリウムヒ素）	1550nm帯の受光素子	シリコンでは検出できない長波長を受光できる
Si（シリコン）	CMOSイメージセンサー、SPAD、シリコンフォトニクス	量産性とコストに優れ、受光や光回路で活躍

青色LEDの実用化は日本の研究者の功績で、2014年にノーベル物理学賞が贈られました。この技術がなければ、今日のLEDヘッドランプも存在しなかったことは、日本の自動車業界にとっても誇らしい事実です。

46年の現場で見てきた「クルマの光」の変遷

光半導体の現在地を理解するには、これまでの流れを知っておくことが近道です。私自身が現場で経験してきた変化を振り返ります。

シールドビームとハロゲンの時代

私が業界に入った頃は、レンズ・反射鏡・フィラメントが一体になったシールドビームが主流でした。ハロゲンランプが広く普及すると、バルブだけを交換できる構造が一般化し、明るさも一段と向上しました。

整備の観点では、この時代の光は「シンプルで直しやすい」ものでした。球が切れたら交換し、光軸がずれたら調整ネジで合わせる。部品代も工賃も、お客様にご負担をおかけする額は小さかったのです。

HIDが変えた夜の視界

1990年代に入ると、放電で発光するHID（ディスチャージヘッドランプ）が登場しました。ハロゲンより格段に明るく、青白い光は当時の高級車の象徴でした。

一方で、高電圧を発生させるバラストが必要になり、点灯直後は光量が安定しないという特性もありました。HIDの普及とともに、配光の厳しさからオートレベライザー（車の姿勢に応じて光軸を自動調整する装置）やヘッドランプクリーナーの装備も広がりました。光の「制御」という発想が本格的に入ってきたのが、このHIDの時代だったと私は感じています。

LEDヘッドランプの登場と「交換できない」時代の到来

2007年、量産車として初めてロービームにLEDを採用したモデルが登場し、翌年にはすべての灯火をLED化したスポーツカーが続きました。当初は高級車・スポーツカーの特権でしたが、2010年代後半には軽自動車にまでLEDヘッドランプが広がりました。

LED化で、クルマの光は次のように変わりました。

消費電力の大幅な低下：EVの航続距離にも関わる重要な要素です。
応答速度の速さ：点灯までの時間がほぼゼロのため、ブレーキランプの点灯が早くなり、後続車の反応時間の短縮にも貢献しています。
デザインの自由度：光源が小さいので、薄く鋭いランプデザインが可能になりました。
長寿命：基本的に「球切れ」という概念がなくなりました。

ただ、整備の立場から言えば、LED化で**「バルブを交換する」という修理がほぼなくなった**ことは大きな変化でした。LEDが故障した場合、多くの車種ではランプユニットごとの交換になります。高機能なランプは1灯で十万円を大きく超えることも珍しくありません。この点は後ほど課題の章で詳しく触れます。

クルマの光の変遷まとめ

時　代	主な光源	特　徴	整備現場から見た変化
〜1980年代	シールドビーム・白熱球	構造がシンプル	ユニット交換または球交換で完結
1980〜2000年代	ハロゲン	明るさ向上、バルブ交換式	球交換と光軸調整が中心
1990〜2010年代	HID	高輝度、オートレベライザー普及	バラストなど電装部品の診断が必要に
2000年代後半〜	LED	省電力・長寿命・高速応答	ユニット交換が基本に
2010年代〜	マトリクスLED・レーザー・高精細光源	配光の電子制御	診断機とソフトウェアを使う整備が必須に

ライティングの最前線――「照らす光」から「制御する光」「語る光」へ

ADB（アダプティブ・ハイビーム）の進化

現在のヘッドランプ技術の主役は、**ADB（Adaptive Driving Beam）**です。ハイビームで走りながら、カメラで検知した対向車や先行車の部分だけを自動的に減光・遮光する技術です。

夜間の歩行者事故の多くは、ハイビームにしていれば早く発見できたと言われています。しかし実際には、対向車への配慮からロービームのまま走るドライバーが大多数です。ADBは「ハイビームを常用できる」状態をつくり、この矛盾を技術で解決しようとするものです。

ブロック分割型からピクセル制御へ

初期のADBは、複数のLEDをいくつかのブロックに分け、ブロックごとにON／OFFする方式でした。現在は分割数が飛躍的に増え、配光を細かく描き分けられるようになっています。

マトリクスLED方式：数十個程度のLEDを個別に制御します。量産車で最も普及している方式です。
高精細ピクセル光源：1つのチップ上に数千から数万のピクセルを持つLED光源が実用化されています。いわば「ヘッドランプの中に小さなディスプレイがある」状態です。
DMD（マイクロミラー）方式：プロジェクターと同じ技術で、100万個を超える微小な鏡を制御して光を投影します。
ブレードスキャン方式：高速回転する鏡（ブレード）でLEDの光を走査し、少ないLED数で細かい配光を実現します。日本メーカーが実用化した方式です。

業界関係者から見たADBのポイント

ADBの性能は、光源の画素数だけでは決まりません。カメラが対象を検知する速さと精度、ECUの演算、光源の応答速度の連携で決まります。光半導体は「光を出す側」と「光を受ける側（カメラ）」の両方で働いており、ADBはまさに光半導体同士の連携プレーでできた技術です。

レーザーヘッドランプ

2014年頃、ドイツの高級車メーカー2社がほぼ同時にレーザーハイビームを実用化しました。青色レーザーを蛍光体に当てて白色光に変換する方式で、LEDよりはるかに小さな発光点から高輝度の光を得られるため、照射距離を大きく伸ばせます。

レーザーは目への安全性が特に厳しく問われるため、直接レーザー光が外に出ない構造や、異常時に即座に停止する安全回路が組み込まれています。現在は高精細LEDの性能向上もあり、レーザーは主に超遠方を照らす補助光源として使われる傾向にあります。

路面描画とコミュニケーションランプ

高精細なヘッドランプ光源の登場で、光で路面に図形や記号を描くことが技術的に可能になりました。

車線の幅を示すガイドラインを路面に投影し、狭い道でのすれ違いを支援する
横断しようとする歩行者の前に「どうぞ」を示す記号を投影する
工事区間やカーブの手前で、注意喚起のマークを照射する

ただし、公道での路面描画は各国の保安基準との整合が必要です。技術ができても、法規が追いつくまで量産車で使えない機能が多いのが実情です。業界にいると、この「技術と法規の時間差」を常に感じます。

自動運転中であることを知らせる光

自動運転の時代に向けて、「このクルマは今、自動運転中です」と周囲に知らせる灯火の議論が進んでいます。米国ではSAEが自動運転表示灯としてターコイズ（青緑色）の灯火を規格化しており、一部の州では実際にこの色の表示灯の使用が認められています。

人間同士なら、交差点でドライバーの目や手振りで意思を伝えられます。しかし、運転席に人の意思がないクルマでは、光がその代わりを担うことになります。光半導体は、自動運転社会でクルマと人とのコミュニケーション手段という新しい役割を得ようとしているのです。

リアランプとOLED：デザインと情報表示の融合

リアランプでは、**OLED（有機EL）**を使った面発光ランプが高級車を中心に採用されています。OLEDは均一に面で光り、薄く、セグメントごとに点灯パターンを変えられます。

ドアの解錠・施錠時に点灯パターンで「あいさつ」をする演出
後続車が近づきすぎた場合に、点灯パターンで注意を促す機能
ドライバーの好みで点灯デザインを選べる機能

最近の傾向として、フロントグリル部分の発光パネルや、ボディサイドのアクセントライトなど、「光そのものをデザインの主役にする」車種が増えています。EVではエンジン冷却用の大きなグリルが不要になるため、フロントの顔つくりに光を使う余地が大きく広がりました。

整備現場から見たライティングの変化

ライティングの高度化で、整備の中身も様変わりしました。

光軸調整と検査の厳格化

ヘッドランプの検査は、ロービームでの計測を原則とする方向に移行が進められてきました。ADBやオートレベライザーを持つクルマでは、光軸の調整に診断機（スキャンツール）で初期化や学習を行うことが必要な車種もあります。

修理費の上昇

前述のとおり、高機能ヘッドランプはユニット交換が基本で、部品価格も高額です。軽い追突や飛び石でも、ランプ交換の費用は昔とは比べものにならなくなりました。これが車両保険の料率や修理費全体を押し上げる一因にもなっています。

社外品への注意

ご自身でランプを交換・加工される方もいらっしゃいますが、現代のランプはカメラやECUと連携しています。基準に適合しない製品を使ったり配光を変えたりすると、検査に通らないだけでなく、ADBや運転支援機能が正しく働かない恐れがあります。業界関係者として、ここははっきりお伝えしておきたい点です。

自動運転・ADASを支える「クルマの目」

車載カメラとCMOSイメージセンサー

衝突被害軽減ブレーキ、車線維持支援、標識認識、ADBなど、現代の運転支援機能の多くはカメラが起点です。その心臓部がCMOSイメージセンサー、つまり光を電気信号に変える受光半導体です。

1台のクルマに搭載されるカメラの数は年々増えており、前方カメラ、サラウンドビュー用の4台、電子ミラー、車内のドライバーモニター、駐車支援用など、上位車種では10台前後に達するケースもあります。

車載イメージセンサーに求められる特殊な性能

車載カメラには、スマートフォンのカメラとは違う、厳しい要求があります。

ハイダイナミックレンジ（HDR）：トンネルの出口のように、真っ暗な部分とまぶしい部分が同時に存在する状況でも、白飛び・黒つぶれせずに映す性能です。
LEDフリッカー抑制：LED信号機やLED標識は、人間には連続点灯に見えても、実は高速で点滅しています。カメラのシャッタータイミングと合わないと、信号が消えて見えることがあります。これを防ぐ技術が不可欠です。
低照度性能：夜間や悪天候での歩行者検知には、わずかな光を捉える感度が必要です。
機能安全：センサー自身の故障を自己診断し、異常を上位システムに伝える機能が求められます。

画素数の高精細化

前方カメラの画素数は、かつての100万画素級から、現在は800万画素級へと高精細化が進んでいます。画素数が上がれば、より遠くの対象を識別でき、高速道路での自動運転に必要な「遠くを見る力」が増します。一方でデータ量も膨大になり、後述する車内通信の高速化が避けられなくなります。

市場の勢力図

イメージセンサー全体ではソニーが世界首位ですが、車載用途に限ると米国のオンセミが長く首位を守り、ソニーや米国のオムニビジョンなどが追う構図が続いてきました。スマートフォンの王者がそのまま車載でも王者とは限らない点に、車載特有の信頼性要求や長期供給の難しさが表れています。

LiDAR：光で世界を立体的に測る

LiDARの基本原理

LiDAR（ライダー）は、レーザー光を照射し、対象物に当たって戻ってくるまでの時間を測って距離を求めるセンサーです。これをToF（Time of Flight：光の飛行時間）方式と呼びます。

光は1秒間に約30万km進みます。100m先の物体までの往復にかかる時間は、わずか約0.67マイクロ秒です。この極めて短い時間を正確に計測し、しかも毎秒数十万から数百万点も繰り返して、周囲を点の集まり（点群）で立体的に描き出します。

カメラは色や形の識別に優れますが、距離を直接測るのは得意ではありません。レーダーは距離と速度に強い一方、分解能が低く、物体の形の判別は苦手です。LiDARは**「正確な距離」と「高い解像度」を両立できる**点に価値があります。

波長の選択：905nmと1550nm

LiDARの設計で大きな分かれ道になるのが、レーザーの波長です。

項目	905nm帯	1550nm帯
光源の材料	GaAs系	InP系
受光素子	シリコン系（APD・SPADなど）	InGaAs系
目への安全性	出力に制約がある	目の奥（網膜）に届きにくく、高出力にしやすい
検知距離	中〜長距離	長距離に有利
コスト	安価で量産しやすい	高価になりやすい

905nm帯はシリコン系の受光素子が使えるため安価で、現在の主流です。1550nm帯は目への安全性の面で出力を上げやすく、より遠くまで測れる一方、材料が高価です。ここにも、化合物半導体の材料選びがそのまま製品の性格を決める構図があります。

光源と受光素子の進化

LiDARの性能は、まさに光半導体の性能で決まります。

光源：従来は端面発光型レーザー（EEL）が主流でしたが、ウエハー上に多数の発光点を並べられ、温度による波長変化が小さいVCSELの採用が広がっています。
受光素子：APD（アバランシェ・フォトダイオード）に加え、光子1個レベルの微弱な光を検出できる**SPAD（単一光子アバランシェダイオード）**や、SPADを多数並べたSiPMが注目されています。日本のセンサーメーカー各社も、車載向けSPADの開発・量産で存在感を示しています。

回転式からソリッドステートへ

初期のLiDARは、屋根の上で筒がくるくる回る大型の機械式でした。現在は小型化と低コスト化、耐久性向上のため、次のような方式への移行が進んでいます。

MEMSミラー方式：微小な鏡を振動させて光を走査する方式
フラッシュ方式：広い範囲を一度に照らし、受光素子の画素で一括して受ける方式
OPA（光フェーズドアレイ）方式：シリコンフォトニクスで光の向きを電子的に変える方式。可動部がない完全なソリッドステートとして期待されています。
FMCW方式：周波数を変化させた連続光を使い、距離と同時に対象物の速度も直接測れる方式です。ほかのLiDARの光による干渉にも強いとされます。

市場の現実：中国勢の台頭と価格の急低下

LiDARの市場で、業界関係者として見逃せないのが中国メーカーの急成長です。中国の新興EVメーカーを中心に、中価格帯のクルマにもLiDARを標準搭載する動きが広がり、量産効果で価格が大きく下がりました。かつては1台数百万円とも言われたLiDARが、今では量産価格が数万円規模にまで下がってきたと報じられています。

一方で、カメラ中心で自動運転を実現しようとする陣営もあります。人間は目（カメラ）だけで運転しているのだから、AIもカメラだけで運転できるはずだという考え方です。どちらが正しいかは、まだ決着がついていません。私自身は、安全性の冗長性という観点から、複数の異なる原理のセンサーを組み合わせる考え方に分があると見ていますが、コストとAIの進化次第で景色は変わりうると思っています。

センサーフュージョンという考え方

現在の高度な運転支援・自動運転システムは、1種類のセンサーに頼りません。

カメラ：色、形、文字（標識・信号）の認識
ミリ波レーダー：距離と速度、悪天候への強さ
LiDAR：高精度な距離と立体形状
超音波センサー：近距離の障害物検知（駐車時など）

これらの情報を統合するセンサーフュージョンによって、それぞれの弱点を補い合います。たとえば、逆光でカメラが見えにくい場面でもレーダーとLiDARが補い、濃霧でLiDARの性能が落ちる場面ではレーダーが補う、という具合です。このうちカメラとLiDARの2つが光半導体で成り立っていることからも、光半導体の重要性がわかると思います。

車内を見る「目」：DMSとOMS

光半導体の目は、車外だけでなく車内にも向けられています。

ドライバーモニタリングシステム（DMS）

メーター付近やステアリングコラムに置かれた赤外線カメラと、赤外LED・VCSELを組み合わせ、ドライバーの顔の向き、視線、まぶたの開き具合を監視します。わき見や居眠りを検知すると警告を出し、システムによっては車両を安全に停止させます。

赤外線を使うのは、夜間でもドライバーをまぶしくさせずに撮影できるからです。サングラスをかけていても、赤外線なら目の状態を捉えやすいという利点もあります。

規制の後押し

欧州では、新型車にドライバーの眠気・注意散漫を検知する装置の搭載を段階的に義務付ける規則が施行されています。ハンズオフ運転（手放し運転）機能を持つクルマでは、「手は離していても目は前を向いているか」を確認するDMSが事実上の必須装備です。

乗員全体を見るOMS

DMSを発展させた**OMS（乗員モニタリングシステム）**では、後席を含めた乗員の姿勢や人数、子どもの置き去り検知、シートベルトの着用状態などを監視します。ToF方式の3Dセンサーを使えば、乗員の体格を推定してエアバッグの展開を最適化することもできます。

整備現場から：「エーミング」と特定整備の時代

光のセンサーが増えたことで、整備の世界は大きく変わりました。業界関係者として、ここはぜひ知っていただきたい部分です。

エーミング（校正作業）の必要性

フロントガラスの内側に取り付けられた前方カメラは、ガラスを交換したり、バンパーやグリルの脱着、足回りの修理をしたりすると、わずかに向きがずれることがあります。カメラが1度ずれるだけで、100m先では約1.7mもずれて見える計算になります。これでは車線や歩行者の位置を正しく判断できません。

そこで必要になるのがエーミングと呼ばれる校正作業です。専用のターゲット板を車両前方の決められた位置に設置し、診断機でカメラに正しい向きを学習させます。車種によっては、実際に一定条件の道路を走行しながら学習させる方式もあります。

特定整備制度とOBD検査

日本では2020年から、運転支援装置のカメラやセンサーの取り外し・調整などを伴う整備が「電子制御装置整備」として特定整備の対象になりました。認証を受けた事業者でなければ行えない整備です。

さらに、車載の故障診断装置（OBD）を使って電子制御装置の故障の有無を確認するOBD検査も、国産車は2024年から、輸入車は2025年から始まっています。光半導体を使ったセンサーの健全性が、車検でもチェックされる時代になったのです。

ガラス1枚の価格が変わった

以前は、フロントガラスの飛び石修理や交換は比較的身近な修理でした。現在はカメラ用の専用ガラス（特定の光学特性を持つもの）と、交換後のエーミングが必要になるため、費用も作業時間も大きく増えています。光半導体の恩恵を受ける裏側で、維持費の構造も変わっていることは、ユーザーの方にも知っておいていただきたいと思います。

車内の神経網を光に――車載光通信とSDV

車内データ量の爆発

先ほど触れたとおり、800万画素級のカメラが何台も付き、LiDARやレーダーが毎秒大量のデータを出す時代です。これらを中央のコンピューターで処理するには、車内のネットワークで膨大なデータを遅延なく運ばなければなりません。

かつての車内ネットワークの主役だったCAN通信は、最大でも数Mbps程度の速度です。高精細カメラ1台の映像ですら、ギガビット級の帯域が必要になります。車内の通信速度は、桁違いの引き上げを迫られているのです。

銅線の限界：重さ・ノイズ・距離

車内配線（ワイヤーハーネス）は、クルマの中でも特に重く、複雑な部品です。車種によっては総延長が数kmに達し、重量も数十kgになると言われます。

銅線による高速通信には、次のような課題があります。

重量：通信速度を上げるほど、太いシールド線や複雑なケーブルが必要になり、重くなります。重量増はEVの航続距離に直結します。
電磁ノイズ（EMI）：EVは大電流が流れるモーターやインバーターを持ち、電磁ノイズの発生源に囲まれています。高速信号ほどノイズの影響を受けやすくなります。
伝送距離：高速になるほど、銅線で信号を送れる距離は短くなります。

光ファイバーは、光で信号を送るため電磁ノイズの影響をほとんど受けず、細く軽く、高速化の余地も大きいのが特長です。ここに車載光通信の価値があります。

実は昔からあった車載光ネットワーク

車載光通信は、実はまったく新しい技術ではありません。2000年代には、欧州の高級車を中心にMOSTと呼ばれるオーディオ・情報系のネットワークで、プラスチック光ファイバー（POF）が使われていました。

当時の整備現場では、「光ファイバーのコネクターは曲げすぎたり汚したりしてはいけない」「ループのどこか1か所が切れると全体が止まる」といった、それまでの電装整備にはない注意点がありました。業界にいると、技術が一度登場して下火になり、形を変えて再び主役に戻ってくる場面に何度も出会います。車載光通信も、まさにその一つです。

車載光イーサネットの標準化

2023年には、車載向けの光イーサネット規格であるIEEE 802.3czが策定されました。車内の数十m程度の距離で、数Gbpsから数十Gbpsの高速通信を光ファイバーで行う規格です。

車載用の光通信部品には、光通信インフラ向けとは異なる、厳しい要求が課されます。

車内の温度変化や振動に耐える光トランシーバー
組み立てや整備のしやすさを考えた光コネクター
ほこりや汚れによる接続不良を防ぐ構造
何より、量産車に採用できるコスト

この分野では、光ファイバーや光コネクター、光部品で高い技術を持つ日本の電線・部品メーカーの強みが生きると期待されています。

ゾーンアーキテクチャと光

クルマの電子制御の構造そのものも変わりつつあります。これまでは機能ごとに個別のECU（電子制御ユニット）を置き、1台に100個前後のECUが搭載されることも珍しくありませんでした。

これからは、高性能な中央コンピューターと、車両の前後左右などエリアごとに置かれたゾーンECUで構成するゾーンアーキテクチャへ移行していきます。中央コンピューターとゾーンECUを結ぶ「背骨」となる通信路には、極めて高速で信頼性の高い通信が必要です。この背骨を担う候補として、車載光イーサネットが注目されているのです。

SDV（ソフトウェア定義車両）と光半導体

**SDV（Software Defined Vehicle）**とは、クルマの機能や性能をソフトウェアで定義し、販売後もOTA（無線アップデート）で機能を追加・改善していくクルマのことです。

SDVと光半導体の関係は、次の3点に整理できます。

ハードウェアの先行搭載：将来のソフトウェア更新で機能を追加するには、あらかじめ高性能なセンサーや高精細な光源を積んでおく必要があります。
大量データを運ぶ通信基盤：中央コンピューターにすべてのデータを集めるSDVでは、車内通信の高速化が前提になります。
光の機能もソフトで更新される：ADBの配光パターンやランプの点灯デザインも、ソフトウェア更新で進化させることが可能になります。

光電融合技術はクルマに来るのか

データセンターでは、生成AIの普及で電力消費と通信のボトルネックが深刻化し、**光電融合（シリコンフォトニクス）**やCPO（Co-Packaged Optics）の実用化が急速に進んでいます。演算チップのすぐそばで電気信号を光に変換し、配線の電力損失を大幅に減らす技術です。

では、この技術がそのままクルマに来るのでしょうか。業界関係者としての私の見方は、**「時間はかかるが、確実に来る」**です。

クルマの中央コンピューターは、年々データセンターのサーバーに近づいています。高度な自動運転を実現するには、車内で膨大なAI演算を行う必要があり、そこで消費される電力は、EVの航続距離をじわじわと削ります。演算と通信の省電力化は、EVにとって切実な課題です。

ただし、データセンター向けの技術を車載品質（AEC規格相当の耐熱性・耐振動性・長期信頼性）まで引き上げるには、相応の時間とコストがかかります。まずはデータセンターで技術が成熟し、量産でコストが下がったものから、段階的に車載へ降りてくると考えるのが自然でしょう。

EVの心臓部でも働く光半導体

フォトカプラ：高電圧と低電圧の橋渡し

EVやハイブリッド車には、数百Vの高電圧が流れる駆動用バッテリーやインバーターと、12V系の低電圧で動く制御回路が同居しています。この2つを電気的につなぐと、感電や機器の故障につながりかねません。

そこで活躍するのがフォトカプラです。内部でLEDが光り、その光を受光素子が受けることで、電気的には絶縁されたまま信号だけを伝えます。インバーターのパワー半導体を駆動する回路や、バッテリーの電圧監視回路など、EVの安全を支える重要な部品です。

光半導体というとヘッドランプやLiDARのような目立つ部品に注目が集まりがちですが、EVの心臓部で黙々と働くフォトカプラの存在も、ぜひ知っていただきたいと思います。

バッテリーと充電を見守る光

EVの分野では、光を使った研究開発も進んでいます。

光ファイバーセンサーによる温度監視：バッテリーセル内部の温度を、電気ノイズの影響を受けずに測る研究が進められています。
充電設備との光通信：大電力の急速充電では、電磁ノイズに強い通信手段が求められます。

これらはまだ研究・開発段階のものも含みますが、EVの安全性と性能を高める要素として、光の活用が広がりつつあります。

HMI：光でクルマと人をつなぐ

ヘッドアップディスプレイ（HUD）からAR-HUDへ

HUDは、フロントガラスに速度やナビ情報を映し出す装置です。高輝度のLEDやレーザー光源、DMDやMEMSミラーなどの光技術が使われています。

最新のAR-HUDは、実際の道路の上にナビの矢印や前方車両の強調表示を重ねて映し出します。視線を大きく動かさずに情報を得られるため、安全性の向上が期待されています。晴天の昼間でも見える明るさと、夜間にまぶしくない調光の両立が求められ、光源の性能が表示品質を大きく左右します。

ジェスチャー操作・近接センサー

赤外線LEDと受光センサーを使えば、画面に触れずに手の動きでエアコンやオーディオを操作できます。タッチパネル化が進んだ車内で、運転中の操作性を補う手段として活用されています。

自動調光・オートライト

フロントガラス上部などに置かれた照度センサーが周囲の明るさを検知し、ヘッドランプの自動点灯やメーター・ディスプレイの明るさを調整します。多くの車種では、雨滴を検知してワイパーを自動作動させるレインセンサーと一体になっています。このセンサーも、赤外LEDとフォトダイオードの組み合わせで動いています。

アンビエントライト

車内の足元やドアトリムを照らすアンビエントライトは、数十色から選べるものが一般的になりました。最近では、運転支援システムと連動し、死角に車両がいるときにドア側のライトを赤く点灯させるなど、安全情報を光で伝える使い方も増えています。

光半導体産業の勢力図と自動車業界との関係

日本勢の強み

光半導体の分野で、日本企業は多くの領域で世界的な存在感を持っています。

LED：青色LED・白色LEDの量産で世界トップクラスの企業があり、車載LEDでも高いシェアを持っています。
車載ランプ：日本の大手ランプメーカーは、世界の自動車メーカーにヘッドランプを供給しています。ランプメーカーは、光半導体を「クルマの光」として仕上げる、光学設計・放熱設計・制御の総合力が問われる存在です。
光センサー・受光素子：光検出器やSPADなどで世界的に高い評価を得るメーカーがあります。
イメージセンサー：スマートフォン向けで世界首位の企業が、車載用途でも急速にシェアを伸ばしています。
レーザーダイオード・赤外光源：車載LiDARやセンサー向けの高出力光源で実績のあるメーカーがあります。
光ファイバー・光コネクター・光部品：日本の電線メーカー各社は、光通信インフラで世界屈指の技術力を持ち、車載光通信での展開も期待されています。
素材・製造装置：化合物半導体の基板、蛍光体、封止材、検査装置など、目立たないところで日本企業が不可欠な役割を果たしています。

海外勢の動き

領　域	主な海外プレーヤーの特徴
車載LED・赤外光源	欧州の光半導体大手が車載照明・VCSELで強い存在感
車載イメージセンサー	米国勢が車載分野で長く首位を占め、日本勢・米国の別勢力が追う
LiDAR	中国勢が量産台数で急伸、欧州の大手部品メーカーも量産実績を持つ
ADAS用SoC	画像処理とAI演算のチップで、米国・イスラエル発の企業が強い
光電融合・データセンター	米国のGPU・ネットワーク半導体大手が主導、台湾の受託製造企業が量産を担う

サプライチェーンのリスク

光半導体は、ガリウムやインジウムなどの材料に依存しています。近年、ガリウムなどの一部の重要鉱物について、主要生産国が輸出管理を強化する動きがあり、サプライチェーンの見直しが業界全体の課題になっています。

自動車業界は、コロナ禍の半導体不足で生産が止まるという痛い経験をしました。私自身、納車をお待ちいただくお客様に何度も頭を下げた記憶があります。光半導体についても、材料から製造までの供給網をどう安定させるかは、技術開発と同じくらい重要なテーマになっています。

光半導体の自動車活用における技術的課題

熱との戦い

LEDは電球に比べて効率が高いとはいえ、投入した電力の多くは熱になります。しかもLEDは熱に弱く、温度が上がると明るさが落ち、寿命も縮みます。高精細な光源ほど、小さな面積に熱が集中します。

そのため、車載ランプには放熱板（ヒートシンク）や小型ファン、熱を効率よく逃がす基板などの工夫が詰め込まれています。ヘッドランプの性能は光源だけでなく、放熱設計で決まると言っても過言ではありません。

LEDの発熱が少ないことで生じる、意外な課題もあります。ハロゲンの時代は、ランプの熱でレンズに付いた雪が溶けていました。LEDでは熱が少ないため、寒冷地でレンズに雪が付着したままになり、照射が妨げられることがあります。この対策として、レンズにヒーターを組み込む技術も実用化されています。

汚れ・天候・経年劣化

光を使うセンサーは、レンズやカバーが汚れると性能が落ちます。

カメラやLiDARの汚れ：泥はねや虫、雪が付くと視界が遮られます。洗浄ノズルやヒーター、撥水コーティングなどの対策が進んでいます。
雨・霧・雪：光は水滴で散乱するため、悪天候では検知性能が落ちます。前述のとおり、レーダーとの組み合わせで補います。
レンズの黄ばみ：樹脂製ヘッドランプレンズの紫外線による劣化は、光の透過率を下げ、配光を乱します。高精細な配光制御を持つクルマほど、レンズの状態が性能に影響します。