在自動駕駛技術飛速發(fā)展的今天，車載雷達作為環(huán)境感知的核心傳感器，其性能直接決定了車輛對周圍環(huán)境的識別能力和行車安全。光學鏡片作為車載雷達的“角膜”，承擔著光線傳輸、聚焦和掃描等關鍵功能。轉鏡（Rotating Mirror）與振鏡（MEMS Mirror）作為兩種主流技術路線，在車載激光雷達中扮演著至關重要的角色。

（圖源網絡，侵刪）

 1 光學鏡片：車載雷達系統(tǒng)的核心

在車載雷達系統(tǒng)中，光學鏡片遠非簡單玻璃組件，而是實現(xiàn)精準環(huán)境感知的核心光學元件。它們的功能涵蓋激光束的整形、聚焦、偏轉以及回波信號的收集，直接決定了雷達的探測距離、分辨率和環(huán)境適應性。隨著自動駕駛等級從L2向L3/L4演進，對光學鏡片的要求也日益嚴苛：需同時滿足車規(guī)級可靠性（耐高溫、抗振動、長壽命）、光學性能優(yōu)異（高透光率、低畸變）和量產成本可控三重挑戰(zhàn)。

（激光雷達構成-圖源網絡，侵刪）

車載雷達光學鏡片系統(tǒng)通常包含發(fā)射鏡片、接收鏡片、掃描鏡片（轉鏡或振鏡）以及保護窗口鏡片等。其中掃描鏡片作為光束定向控制的核心，技術路線選擇尤為關鍵。2023年中國激光雷達市場規(guī)模達75.9億元，2024年預計增長至139.6億元，出貨量有望突破150萬顆。在這一爆發(fā)式增長的市場中，轉鏡方案與振鏡方案的競爭與互補構成了行業(yè)技術演進的主線。

2 轉鏡技術：穩(wěn)定與成本的平衡

轉鏡（多面體旋轉掃描鏡）是一種成熟的機械掃描技術，其核心是一個多邊形柱體反射鏡，在電機驅動下高速旋轉，通過鏡面反射使激光束形成線性或二維掃描圖案。在技術實現(xiàn)上，轉鏡系統(tǒng)通常搭配多個激光器（如128個）進行一維掃描，AT128即是典型代表。該方案通過電子掃描在垂直方向同時發(fā)射128束激光，實現(xiàn)“真128線”結構化掃描，每秒生成153萬個點云數(shù)據(jù)，在理想L9、路特斯Eletre等車型中表現(xiàn)出色。

（激光雷達轉鏡掃描）

轉鏡技術的核心優(yōu)勢在于其卓越的穩(wěn)定性與成熟的供應鏈體系：

機械穩(wěn)定性：激光發(fā)射和接收模塊固定不動，僅鏡片旋轉，減少了運動部件對系統(tǒng)的沖擊，更適合車載環(huán)境下的高頻振動場景。華為、法雷奧等廠商選擇此路線正是基于其高可靠性考量。

車規(guī)適應性：轉鏡結構相對簡單，體積小巧，已通過嚴格的車規(guī)級驗證（如溫度循環(huán)、機械沖擊測試）。宇瞳光學已實現(xiàn)轉鏡等激光雷達光學件的量產交付，證明了其制造可行性。

成本優(yōu)勢：傳統(tǒng)玻璃材料（如BK7）即可滿足905nm波段需求，且規(guī)?；a程度高，通過芯片化集成將數(shù)百個激光器集成于半導體基底，進一步降低成本，推動AT128走向百萬臺年產能規(guī)模。

（激埃特轉鏡）

然而，轉鏡方案也面臨物理局限：器件數(shù)量多導致功耗較高（約15-20W），掃描模式單一，且高速旋轉帶來的噪音問題（約45dB）在豪華車型中尤為明顯。這些限制催生了另一種技術路線——MEMS振鏡的崛起。

表：轉鏡與振鏡關鍵特性對比

（激光雷達振鏡掃描）

3 振鏡技術：精度與靈活性的突破

振鏡（MEMS微機電振鏡）代表了光學掃描技術的微型化與電子化方向。其核心是一片微米級反射鏡，通過壓電或電磁驅動實現(xiàn)高頻振動（通常>1kHz），精確控制激光束的偏轉角度。與轉鏡相比，振鏡的最大突破在于其二維掃描能力——單片振鏡即可實現(xiàn)復雜的Lissajous或光柵式掃描圖案，無需多棱鏡組合。

振鏡技術的進步源于材料創(chuàng)新與結構設計的突破

鈦合金振鏡突破：傳統(tǒng)硅基MEMS振鏡受限于脆性大、掃描角度?。ㄍǔ?lt;30°）等問題。開發(fā)的鈦合金振鏡通過金屬材料的高韌性實現(xiàn)更大鏡面尺寸（直徑5mm以上）和掃描角度（±25°），同時保持20kHz高頻響應。其E系列激光雷達分辨率達300線，探測距離300米，整機高度壓縮至40mm以內。

系統(tǒng)級優(yōu)化：振鏡方案器件數(shù)量少，顯著降低功耗（<10W）和噪音（<35dB）。洛倫茲E系列通過簡化電子架構，目標將成本控制在千元級，較傳統(tǒng)方案降低40%以上。

智能掃描模式：振鏡支持動態(tài)區(qū)域掃描（ROI），可針對關鍵區(qū)域提升點云密度。例如在城市路口聚焦行人通道，在高速公路增大前方探測距離，實現(xiàn)“按需分配”的感知策略。

（激埃特振鏡）

然而，振鏡技術仍需克服車規(guī)可靠性挑戰(zhàn)：高頻振動下的抗沖擊能力（需通過50G機械沖擊測試），以及長期使用中的金屬疲勞問題。洛倫茲通過多軸冗余設計（雙振鏡備份）提升系統(tǒng)魯棒性，已進入車企供應鏈驗證階段。

4 材料與波長的協(xié)同設計

光學鏡片的性能不僅取決于結構設計，更與材料選擇和波長適配緊密相關。車載激光雷達主要采用905nm和1550nm兩種波長，各有其材料技術路徑：

（BP905窄帶濾光片）

905nm方案：屬于近紅外波段，傳統(tǒng)光學玻璃（如BK7、熔融石英）即可滿足要求，透光率>95%。該方案成本低，產業(yè)鏈成熟，但受限于人眼安全，激光功率通常限制在100W以下，探測距離約200米。

1550nm方案：屬于中紅外波段，可承受更高功率（300W以上），探測距離達300米。但普通玻璃在此波段透光率驟降，需采用特種材料如氟化鈣（CaF?）、硫系玻璃（Ge-As-Se系）或單晶硅。圖達通Falcon系列即采用此方案，但材料成本增加30%-50%，加工難度顯著提升。

（BP1550窄帶濾光片）

針對不同雷達結構，材料要求也有差異：

旋轉式雷達：鏡片需承受離心力和風阻磨損。宇瞳光學采用藍寶石玻璃保護窗口，莫氏硬度達9級，配合疏水鍍膜抵御沙塵沖刷。

固定式固態(tài)雷達：更注重小型化與熱穩(wěn)定性。舜宇智駕方案使用模造玻璃非球面鏡片，通過精密模壓成型減少透鏡數(shù)量，同時保持-40℃~105℃下的面型精度。

（非球面鏡片）

“玻璃非球面鏡片在透光率、畸變控制、熱穩(wěn)定性等七項關鍵指標上均優(yōu)于塑料鏡片，已成為ADAS鏡頭的主流選擇” 。舜宇光學已為比亞迪“天神之眼”系統(tǒng)批量供應此類鏡片，推動高端智駕功能下沉至10萬元級車型。

 5 光學鍍膜與環(huán)境適應性

在復雜車載環(huán)境中，光學鍍膜成為保障鏡片性能的核心工藝。多層鍍膜技術不僅提升光學效率，更顯著增強環(huán)境適應性：

抗反射鍍膜（AR）：針對特定波長優(yōu)化，如1550nm波段采用Ta?O?/SiO?多層膜系，將單面反射率降至0.25%以下。舜宇光學的激光雷達接收鏡片通過寬波段AR鍍膜，將整體透光率提升至98.5%，顯著增加回波信號強度。

（增透玻璃）

環(huán)境防護鍍膜：

疏水鍍膜：接觸角>110°，減少雨雪附著。宇瞳光學HUD曲面鏡采用氟硅烷涂層，使水滴在70km/h車速下自動滑離。

防霧鍍膜：整合親水基團（如—OH），防止溫差結霧。應用于前向雷達窗口，保障雨天工況下探測不衰減。

激光防護鍍膜：高功率激光器（尤其1550nm）可能燒蝕鏡面。類金剛石涂層（DLC）的熱導率達1000W/mK，可耐受500W/cm2激光輻照，顯著延長鏡片壽命。

鍍膜工藝需與結構設計協(xié)同優(yōu)化。例如洛倫茲E系列振鏡采用磁性驅動替代傳統(tǒng)扭桿結構，避免鍍膜在機械形變中開裂；禾賽AT128轉鏡則在鏡面背部設計微散熱鰭片，加速熱量傳導。

6.未來趨勢與挑戰(zhàn)

隨著L4級自動駕駛臨近，車載光學鏡片面臨更高性能與集成度要求，呈現(xiàn)三大技術趨勢：

1. 智能化鏡片系統(tǒng)：

液晶調焦鏡片：根據(jù)場景動態(tài)調整焦距，市區(qū)廣角（90°）與高速遠距（0.1°角分辨率）模式自由切換。

多功能集成基底：激光雷達發(fā)射/接收鏡片、濾波片集成于單一玻璃基板，舜宇光學相關專利（CN112987230B）已實現(xiàn)±0.05°裝調誤差控制。

2. 材料創(chuàng)新突破：

氮化硅（Si?N?）：折射率>2.0，支持905/1550nm雙波段設計，使單雷達兼顧長距與廣角探測。

碳化硅鋁基復合材料：熱膨脹系數(shù)接近零，保障振鏡在-40℃~125℃下的頻率穩(wěn)定性，洛倫茲科技已在實驗室完成千小時老化測試。

3. 成本控制與車規(guī)適配：

轉鏡方案通過半導體化（禾賽芯片化集成）降本，振鏡則需突破鈦合金批量蝕刻工藝（當前成本占整機30%）。

模造玻璃鏡片單價需從當前$20/片降至$8/片以下，才能支撐L2+車型標配5顆雷達的需求。

“未來五年，轉鏡將在成本敏感車型中保持主流，而振鏡隨可靠性提升，有望在L4 Robotaxi領域率先普及” 。兩種技術并非簡單替代，而是在不同場景中互補共存——轉鏡滿足前向主雷達的高可靠性要求，振鏡則更適合側向補盲雷達的廣角掃描需求。

車載雷達光學鏡片的發(fā)展是材料科學、光學工程與半導體技術的融合成果。轉鏡憑借成熟穩(wěn)定的特性，在中高端車型前向雷達中占據(jù)主導；振鏡則以高分辨率和系統(tǒng)優(yōu)勢，成為固態(tài)雷達的發(fā)展方向。隨著鈦合金振鏡、玻璃非球面模造等技術的突破，中國企業(yè)在禾賽、洛倫茲、舜宇等領軍者帶動下，正推動光學鏡片向“更高性能、更低成本、更強環(huán)境適應性”演進。未來，智能光學鏡片將不僅是環(huán)境感知的窗口，更成為自動駕駛系統(tǒng)多維數(shù)據(jù)融合的核心樞紐。