玻璃非球面镜片迎接车载光学新风口

　　智能驾驶技术不断向前发展，光学传感器的融合推动成本与性能均衡，光学镜头是车载摄像头获取光线的路径，是构成摄像头功能性能的核心部件。目前用于成像的摄像头数量占市场主导，而且正有成为汽车标准配置的趋势。车规级摄像头要求高，模造非球面玻璃镜片成像效果优异且可靠性高，或将成为车载摄像头主流选择。

　　新能源汽车智能化，是新能源汽车产业发展新机遇，随着汽车智能化的不断推进，车载光学行业逐步进入加速发展快车道。

　　自动驾驶技术等级提升对车载镜片品质提出了更高的要求，玻璃非球面镜片凭借不可替代的优势更匹配高性能车载摄像头。

　　多元化的市场需求使玻璃非球面镜片在车载市场的应用逐渐进入爆发期，但由于技术壁垒，行业呈现供不应求的局面，玻璃非球面镜片产能亟待突破。

　　2023年6月2日，国务院总理李强主持召开国务院常务会议，研究促进新能源汽车产业高质量发展的政策措施，会议首次提出“车能路云”融合发展。“车能路云”融合发展指的是将新能源汽车、智能网络化系统、道路基础设施和云计算技术相互融合，形成全新的智能出行生态系统。这一概念的提出，将进一步促进汽车、智能交通、新能源、互联网技术、物联网技术、车联网技术和云计算大数据等的融合统筹发展，实现更加智能、绿色、安全和高效的出行方式。

　　随着新能源、物联网、人工智能、5G技术等各种新兴科技在中国汽车行业的运用进入集中爆发期，智能汽车将会成为中国下一个汽车产业革命的热点，汽车智能化革命将成为交通和工业智能化大潮的引领和先导性力量，将在新一轮科技创新与现代产业升级中发挥至关重要的作用。

　　汽车智能化兴起后，车载摄像头、毫米波雷达、激光雷达作为自动驾驶车辆中感知系统主要组成部分，均在迅速演进。对于汽车自动驾驶，目前市场上存在两个方案：

　　一种是以激光雷达为主，激光雷达可以帮助自动驾驶汽车接收光脉冲读数并创建一个可视地图，为汽车提供周围环境的信息，激光雷达优势在于监测距离较视觉方案更长、精度更高并且不受外部环境光的影响。但是当遇到极端雨、雪、雾霾天气时会影响到其发射光束，从而影响内部的三维构图，同时激光雷达后期维修费用较高。

　　另一种是以摄像头视觉为主，主要对车辆、普通路边沿、侧石边沿、没有障碍物可见的边界、未知边界进行划分，车载摄像头是最接近人类视觉的传感器，并且成本低，技术成熟，能够感知丰富的外部环境并且较为完整地识别物体的整体外形及构造，例如：各类车道线识别、红绿灯识别以及交通标志识别等，但是容易受到外部环境光的影响。

　　车载摄像头被誉为“自动驾驶之眼”，是ADAS系统、汽车自动驾驶领域的核心传感设备。伴随着汽车智能化、网联化加速推进以及新能源乘用车市场需求规模不断扩大，车载摄像头开始大范围运用于智能驾驶、智能座舱等部位，其在碰撞预警、车道偏移报警、行人检测等车辆驾驶中发挥着重要作用，能更好地保障驾乘人员行驶安全。

　　目前，融合激光雷达和摄像头的自动驾驶系统越来越成为市场的主流选择，使用激光探测周围环境并构成高分辨率的三维图像，随后与毫米波雷达，摄像头等设备协同完成自动驾驶，可以实现360°全面视觉感知，弥补雷达在物体识别上的缺陷。

　　摄像头作为智能驾驶感知系统的重要传感器，单车配置数量会随着智能驾驶等级的提高而增加，高性能摄像头用量增加，也带动非球面玻璃需求提升。

　　在驾驶辅助及部分自动驾驶阶段，单车摄像头配置达到5个，包括了1个前视摄像头和4个环视摄像头；在高度自动驾驶阶段，单车摄像头配置会提高到12个，包括了前视、后视、侧视及座舱等。

　　根据高工智能汽车研究院监测数据，以整车搭载摄像头为统计口径，2022年1-8月中国市场（不含进出口）乘用车新车标配交付摄像头合计为3329.86万颗，同比增长23.35%，单车搭载摄像头颗数为2.67颗（上年同期为2.05颗）。高工智能汽车研究院预计，接下来两三年仍是车载摄像头的市场红利期，到2025年中国市场单车搭载摄像头将提升至7—8颗。

　　此外，玻璃非球面镜片准直性能优异使之成为车载激光雷达准直透镜的主流选择。随着自动驾驶加速落地，全球车载激光雷达市场持续扩容，作为激光雷达重要组成部分，模造玻璃非球面镜片也将凭借其优势受益于激光雷达市场空间的释放。

　　在汽车智能化的趋势下，单车搭载摄像头数量随着自动驾驶等级的提升而不断增加，除了数量增加外，汽车智能化对单个摄像头的品质也提出了更高的要求。

　　车载摄像头的诉求在于获取图像信息，核心要求是在多种环境条件下能够安全、稳定拍摄，实现抗震、防磁的功能，使用寿命需达到8—10年。因此，车载摄像头需要更优质的上游材料。

　　车载摄像头上游材料中，镜片是非常重要的一环。目前，市场的车载镜片的材质主要有两种，一种是是玻璃材质，另一种是塑料材质。

　　摄像头需要镜片进行收缩光线、阻挡杂波、校正色彩等光学信号处理，镜片关乎成像质量，高低温冲击实验、耐腐蚀实验、耐振动试验、IPX9K防水等级要求、耐盐雾实验、耐擦拭实验、紫外线照射试验等，与塑料材质相比，玻璃具有耐高温、耐磨、稳定性强等优点，因此，在镜片品质要求更高的情况下，玻璃无疑是更佳选择。

　　通过比较不同材质和设计的镜片类型可以看出，玻璃非球面镜片在透光率、畸变率、温域、耐磨性、色像差、成像效果和轻薄度等7个方面都具有较高的优越性。车规级摄像头要求高，模造非球面玻璃镜片成像效果优异且可靠性高，将成为车载摄像头主流选择。

　　根据镜片设计的不同，玻璃镜片可分为玻璃球面镜片和玻璃非球面镜片。与玻璃球面镜片相比，玻璃非球面镜片优势明显：具有更宽的温域、更高的透光率和折射率、更好的抗湿度和更佳的稳定性，能够有效减小影像畸变、彗星像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，并简化仪器结构。因此，从产品性能的角度看，玻璃非球面镜片更能精准匹配智能化趋势下车载摄像头的高品质要求。

　　相较于塑料镜片，玻璃镜片成像效果更佳且可靠性更高车载安全以及感知需求对摄像头防震性、持续聚焦特性、杂光强光抗干扰性、工作时间和使用寿命等都提出了较高的要求，镜片需要具有高耐用性和热稳定性。塑料镜片虽然价格便宜但是透光率、折射率、色散等性能较差，成像效果差，且在汽车恶劣的使用环境中容易造成镜片变形，影响成像质量，限制其很难满足车规级要求；而玻璃镜片具有高耐用度和防刮伤性，且温度性能较好，因此更多用在高端产品中。目前主流厂商车载镜头以玻塑混合镜头为主，高端镜头采用全玻方案。

　　大量内置摄像头可以使用高级驾驶辅助系统（ADAS），确保道路交通的安全性，最先进的相机系统的基础是高质量和坚固的光学元件，极热和极冷、灰尘、湿气和振动不得影响所用光学元件的可靠性和耐用性。玻璃非球面以更宽的温域、更好的抗湿度和更佳的稳定性，能有效减少成像畸变率，十分适合用于补偿镜头系统中出现的像差。目前特斯拉的ADAS系统配备的车载摄像头已采用玻璃非球面镜片，未来玻璃非球面镜片的车载渗透率还将持续提升。

　　车载夜视辅助驾驶系统（Night vision，NV）可以辅助驾驶者在黑夜中看清道路，减少事故发生，增强主动安全的系统。夜间辅助驾驶可以通过热成像摄像机系统实现，耐高温且耐用的非球面镜片可以涂敷高质量的涂层。同时，玻璃非球面镜片具有更高的透光率和折射率，能够改善成像质量，更好满足热成像摄像机系统的需求。

　　随着智能驾驶感知功能的持续升级，新能源乘用车尤其是造车新势力销量的逐步增长，汽车行业的竞争加剧，车企为了提升市场竞争力，将进一步提升智能化水平，车载摄像头市场规模将进一步增长。玻璃非球面镜片凭借其独特的耐磨、耐高温、低畸变率和高稳定性优势，在车载市场的应用逐渐进入爆发期，行业即将迎来巨大变革。

　　玻璃发球面镜片除了应用于车载光学领域外，还可用于光通信、光纤激光、无人机、安防以及其他新兴应用领域。未来，随着生物医疗、AR等新兴应用领域市场的发展，其应用场景将更加丰富，市场空间也将进一步打开。

　　虽然在智驾的推动下，车载镜片市场规模不断扩大，但受制于玻璃非球面镜片模造工艺技术壁垒，国内能够进行玻璃非球面镜片生产制造的企业数量较少。 同时，叠加模具材料和生产设备供应不足等多种因素，玻璃非球面镜片行业的产能尚未爆发，行业呈现供不应求的局面。

　　传统的冷加工技术路线不容易制作出非球面镜片，玻璃模造工艺是目前最适合制作非球面光学镜片的技术，但模造工艺技术对模具材料的质量要求极高，市场上仅少数公司可以实现量产，同时市场上的模具材料和模具制造设备的供应也不稳定，因此行业产能尚未得到完全释放。

　　目前市场上最有代表性的模具材料是钨钢模具和陶瓷模具，我国仅有少数企业完成了钨钢材料的国产替代。与钨钢模具路线相比，陶瓷模具虽然成本低、良品率高，但是技术难度也更高，所以陶瓷模具较依赖进口，供应链的稳定性存在风险。

　　此外，玻璃模造工艺的关键设备超精密模具加工机（纳米级）尚未实现国产替代，此款产品只有日本、德国、美国等国家可以生产，并且对中国是半禁运状态，交期预计需要两年时间，价格高达五六百万，严重制约行业的扩产速度。

　　随着玻璃非球面镜片广泛应用于激光准直、安防、智能驾驶、5G光通信等领域，玻璃非球面镜片完全自制及其模具的自主生产变得越来越重要。未来，当产业链成熟以及产能不断释放，模造玻璃非球面镜片单价也会逐步下降，这将加速其在较高像素摄像头及车规要求较高的前视和侧视摄像头中的渗透。

　　随着消费者对数字交互技术的接受程度和要求的日益增加，更多的新能源车型趋向于往智能化、网联化的方向开发。车载摄像头作为“自动驾驶之眼”越来越被市场看好。与此同时汽车智能化对车载镜片的品质也提出了更高的要求，玻璃非球面镜片凭借耐高温、耐磨、稳定性强等优点成为车载光学镜片的更佳选择，市场规模不断增长。

　　但由于模造玻璃非球面镜片技术壁垒，能够成熟掌握该技术企业极少，同时市场上的模具材料和模具制造设备的供应也不稳定，因此行业产能尚未得到完全释放。

　　未来，要实现玻璃非球面镜片的产能扩张，既要保障上游模具材料和模具生产设备的供应能力，也要有下游客户的拓客能力。在上游供应和下游拓客能力同时兼备的情况下，企业有望搭载玻璃非球面镜片行业产能爆发的顺风车，享受行业快速发展带来的红利。