光學(xué)鏡片:激光雷達(dá)穿透雨霧的“眼睛”
特斯拉FSD在大霧中撞向火車(chē)的事件近期引發(fā)熱議。當(dāng)車(chē)主驚險(xiǎn)急打方向盤(pán)避開(kāi)火車(chē)時(shí),純視覺(jué)方案在極端天氣下的致命缺陷暴露無(wú)遺——攝像頭依賴可見(jiàn)光,在雨霧雪等環(huán)境中如同蒙上雙眼。周鴻祎對(duì)此指出:“車(chē)上應(yīng)攜帶更多傳感器,純視覺(jué)方案存在物理局限,一旦失效后果將是災(zāi)難性的。”
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這一爭(zhēng)議背后是自動(dòng)駕駛感知技術(shù)的路線分野:馬斯克堅(jiān)持純視覺(jué)方案,而中國(guó)車(chē)企則押注激光雷達(dá)為主的多傳感器融合。在濃霧彌漫的十字路口,激光雷達(dá)發(fā)射的1550納米紅外激光穿透霧氣,在接收端的光學(xué)鏡片上聚焦成像,為車(chē)輛繪制出一幅可靠的三維點(diǎn)云地圖——光學(xué)鏡片正是激光雷達(dá)在惡劣環(huán)境中依然“看得清”的核心秘密。
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一、純視覺(jué)方案的物理極限與激光雷達(dá)的破局之道
在自動(dòng)駕駛感知領(lǐng)域,可見(jiàn)光波長(zhǎng)存在無(wú)法突破的物理瓶頸。攝像頭在逆光、夜間或雨霧環(huán)境下性能驟降,對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)物體的識(shí)別能力薄弱。李想曾形象比喻:“攝像頭+毫米波雷達(dá)組合如同青蛙的眼睛,對(duì)動(dòng)態(tài)物體判斷尚可,面對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)障礙物幾乎束手無(wú)策。”
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激光雷達(dá)通過(guò)主動(dòng)發(fā)射激光脈沖突破這一限制:
-1550nm波長(zhǎng)激光具備強(qiáng)穿透性,在雨霧中的有效探測(cè)距離仍可達(dá)200米以上
-905nm方案配合高精度窄帶濾光片,可抑制99.99%的環(huán)境光干擾(OD4~OD6光學(xué)密度)
-點(diǎn)云數(shù)據(jù)與視覺(jué)信息融合,對(duì)不規(guī)則障礙物(如側(cè)翻車(chē)輛、掉落貨物)識(shí)別率提升40%
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華為鴻蒙智行每月交付超4萬(wàn)臺(tái)車(chē),其中80%以上配備192線激光雷達(dá),高線束版本對(duì)路面坑洼識(shí)別精度達(dá)厘米級(jí)。這種市場(chǎng)選擇印證了多傳感器融合路線的可靠性優(yōu)勢(shì)。
二、光學(xué)鏡片:激光雷達(dá)性能的幕后功臣
在激光雷達(dá)內(nèi)部,光學(xué)鏡片系統(tǒng)如同精密的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng),直接決定探測(cè)精度與環(huán)境適應(yīng)性:
發(fā)射端光學(xué)鏡片組
準(zhǔn)直透鏡將激光器發(fā)出的散射光束轉(zhuǎn)化為平行光,透光率>95%且需承受高功率激光損傷(如1064nm/1550nm抗損傷鍍膜)
擴(kuò)束鏡增大光束直徑,采用熔融石英材質(zhì)實(shí)現(xiàn)輕量化與熱穩(wěn)定性,將300米外激光發(fā)散角控制在0.1°以內(nèi)
(激埃特往期透鏡展品)
接收端光學(xué)心臟
接收物鏡通光孔徑?jīng)Q定信噪比,大尺寸非球面鏡片可收集更多微弱回波信號(hào)。例如騰勢(shì)N7搭載的雙激光雷達(dá)系統(tǒng)采用自由曲面接收鏡,視場(chǎng)角擴(kuò)大至120°×25°
窄帶濾光片如激埃特BP905濾光片,帶寬僅±5nm,在強(qiáng)烈陽(yáng)光下仍能精準(zhǔn)分離出905nm激光信號(hào)
(激埃特NBP905激光窄帶濾光片)
動(dòng)態(tài)掃描與防護(hù)系統(tǒng)
旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)的碳纖維振鏡反射率>98%,重量減輕30%以支持100Hz高速掃描
(素材僅供學(xué)習(xí)展示使用)
(激埃特光學(xué)振鏡)
藍(lán)寶石保護(hù)窗口表面鍍覆類(lèi)金剛石涂層,莫氏硬度達(dá)9級(jí),可抵御沙石沖擊與200km/h風(fēng)壓。
(激埃特藍(lán)寶石保護(hù)窗口)
面對(duì)嚴(yán)苛的車(chē)載環(huán)境,鍍膜技術(shù)成為光學(xué)鏡片的“盔甲”。1550nm雷達(dá)需氟化鈣鏡片配合超寬帶AR鍍膜,透光率比普通玻璃提升25%;疏水鍍膜使雨滴接觸角>110°,確保暴雨中鏡片表面不積水;防霧鍍膜則可在-30℃至85℃溫差下保持清晰。
(激埃特NBP1550激光窄帶濾光片)
三、國(guó)產(chǎn)方案崛起:光學(xué)鏡片推動(dòng)激光雷達(dá)裝車(chē)?yán)顺?/strong>
中國(guó)車(chē)企正通過(guò)差異化激光雷達(dá)配置實(shí)現(xiàn)技術(shù)突圍:
-主流車(chē)型標(biāo)配1顆雷達(dá):理想ADPro系統(tǒng)搭載地平線征程6M芯片,以單雷達(dá)實(shí)現(xiàn)高速NOA與城區(qū)LCC增強(qiáng)
-高端車(chē)型多雷達(dá)配置:騰勢(shì)N7裝備雙激光雷達(dá),點(diǎn)云融合精度達(dá)±2cm;仰望U8和阿維塔則配備三雷達(dá)實(shí)現(xiàn)360°無(wú)死角覆蓋
-成本下探加速普及:宇瞳光學(xué)為國(guó)內(nèi)主流雷達(dá)廠商供應(yīng)振鏡與窗口鏡,規(guī)模化生產(chǎn)使單套光學(xué)件成本下降18%
(車(chē)載激光雷達(dá)光學(xué)硬件-圖源網(wǎng)絡(luò),侵刪)
2025年全球車(chē)載激光雷達(dá)光學(xué)硬件市場(chǎng)預(yù)計(jì)達(dá)到247億元,中國(guó)供應(yīng)鏈已占據(jù)關(guān)鍵地位:
舜宇光學(xué):激光雷達(dá)鏡頭與轉(zhuǎn)鏡模塊市占率超30%
永新光學(xué):為禾賽AT512雷達(dá)提供非球面透鏡,良率提升至95%
水晶光電:藍(lán)寶石保護(hù)窗口年產(chǎn)能突破500萬(wàn)片
華為ADS4.0系統(tǒng)更將激光雷達(dá)推向新高度——ADSMax版采用高性能超遠(yuǎn)距雷達(dá),探測(cè)距離提升至300米,支持車(chē)位到車(chē)位自動(dòng)泊車(chē)。
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四、純視覺(jué)路線的商業(yè)邏輯與技術(shù)妥協(xié)
特斯拉堅(jiān)持純視覺(jué)路線有其現(xiàn)實(shí)考量:
-成本控制:?jiǎn)晤w激光雷達(dá)價(jià)格仍在200-500美元區(qū)間,而攝像頭僅20-50美元
-算力優(yōu)化:避免多傳感器融合帶來(lái)的算法復(fù)雜性
-數(shù)據(jù)閉環(huán):依靠300億英里FSD測(cè)試數(shù)據(jù)迭代模型
但技術(shù)妥協(xié)顯而易見(jiàn):得州Robotaxi試點(diǎn)中,改裝ModelY在交叉路口誤闖紅燈,引發(fā)NHTSA調(diào)查。當(dāng)濃霧籠罩道路時(shí),波長(zhǎng)依賴成為致命短板——可見(jiàn)光無(wú)法穿透的水汽,1550nm激光卻能攜帶信息安然往返。
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五、未來(lái)鏡片:智能光學(xué)重構(gòu)感知邊界
下一代光學(xué)鏡片技術(shù)正突破傳統(tǒng)功能邊界:
-自適應(yīng)液晶透鏡:動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)焦距,0.1秒內(nèi)切換遠(yuǎn)距探測(cè)與廣角掃描模式
-氮化硅高折射鏡片:使905nm雷達(dá)體積縮小40%,同時(shí)兼容雙波段探測(cè)
-集成光學(xué)基底:宇瞳光學(xué)研發(fā)的發(fā)射/接收/濾光三合一模組,減少光路損耗達(dá)15%
隨著模造玻璃產(chǎn)能擴(kuò)張,非球面鏡片成本持續(xù)下降。預(yù)計(jì)到2026年,激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)體積將縮小50%,單車(chē)部署3顆雷達(dá)成為L(zhǎng)4級(jí)車(chē)型標(biāo)配。
激光雷達(dá)光學(xué)鏡片的進(jìn)化史,恰是自動(dòng)駕駛感知能力突破物理極限的縮影。當(dāng)一片直徑不足3厘米的非球面透鏡在1550納米波長(zhǎng)下將激光聚焦于微米級(jí)精度時(shí),它承載的不僅是光線,更是雨霧中行車(chē)安全的最后防線。
特斯拉純視覺(jué)方案在得州Robotaxi測(cè)試中頻頻闖紅燈的案例,與華為ADSMax系統(tǒng)在濃霧中穩(wěn)定識(shí)別300米外障礙物的表現(xiàn)形成鮮明對(duì)比。光學(xué)鏡片核心技術(shù)的突破,正推動(dòng)激光雷達(dá)從“豪華配置”向“安全標(biāo)配”進(jìn)化——畢竟在生命面前,沒(méi)有成本與路線的辯論,只有責(zé)任與結(jié)果的較量。