光學(xué)鏡片如何支撐高性價比車規(guī)級性能突破
2025年6月4日，杭州——睿鏃科技（RAYZ）在EAC易貿(mào)汽車產(chǎn)業(yè)大會上發(fā)布了三款車規(guī)級激光雷達(dá)新品：長距旗艦H260、超薄中長距HX及廣角短距W100。這些產(chǎn)品聚焦“高性價比、小型化、低功耗”，顯著提升了905nm激光雷達(dá)的性能邊界與成本效益，下面我們將從這三款產(chǎn)品的光學(xué)相關(guān)指標(biāo)進行簡單分析！
（圖源睿鏃科技，侵刪）
H260激光雷達(dá)，長距性能標(biāo)桿，作為睿鏃科技最先布局的旗艦產(chǎn)品，以 “行業(yè)領(lǐng)先的綜合性能” 成為高階智駕核心感知方案，其采用獨有MSSP技術(shù)架構(gòu)，可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)探測距離260米（10% 反射率），最遠(yuǎn)320米的探測，角分辨率可達(dá)0.12°x0.15°，提前識別遠(yuǎn)距離小目標(biāo)（如靜止輪胎、橫穿行人），為高速場景留出充足決策時間。
（圖源睿鏃科技，侵刪）
HX激光雷達(dá)，180 米標(biāo)準(zhǔn)探測距離（10% 反射率）與超百萬點頻的高分辨率感知能力，真192線縱向線束，角分辨率0.2°x0.1°，并并可按客需升級至更高分辨率，配合400g 輕量化設(shè)計與8W超低功耗方案，實現(xiàn)“千元機”的降價不降質(zhì)。
中短距廣角車規(guī)級激光雷達(dá)產(chǎn)品W100，以120°×70°超大視場角，及≦0.3m的超小盲區(qū)，高度覆蓋車身前側(cè)、側(cè)后方盲區(qū)，0.1°×0.55°超高角分辨率以及150萬點頻/秒精準(zhǔn)捕捉行人、自行車、路沿等低矮或不規(guī)則目標(biāo)，100 米標(biāo)準(zhǔn)探測距離（10% 反射率）廣角雷達(dá)，超遠(yuǎn)探測距離的905nm廣角車規(guī)級產(chǎn)品，可實現(xiàn)低速場景下，同時兼顧前向與盲區(qū)感知。
核心光學(xué)分析：
H260的0.12°x0.15° 和 W100的0.1°x0.55° 是行業(yè)領(lǐng)先水平，從其鏡片要求來看，實現(xiàn)如此高的角分辨率，要求鏡片（尤其是接收端的聚焦透鏡組）需具有極高的面型精度（通常需達(dá)到λ/10級別，905nm對應(yīng)約90nm）和低波前像差。任何微小的表面不規(guī)則或裝配誤差都會導(dǎo)致光線偏折，降低分辨能力。這依賴于高精度納米級拋光技術(shù)和嚴(yán)格的鍍膜均勻性控制。
（圖源睿鏃科技，侵刪）
HX超薄化與小型化，機身厚度僅為23mm，重量400g，對于鏡片要求傳統(tǒng)球面鏡片難以在如此緊湊空間內(nèi)實現(xiàn)高性能光路。解決方案必然是采用非球面鏡片（Aspherical Lenses） 或自由曲面鏡片（Freeform Lenses）。這類鏡片可以大幅減少光學(xué)系統(tǒng)中鏡片的數(shù)量（例如用1-2片非球面替代3-4片球面鏡），有效壓縮軸向長度（厚度）和體積，同時校正像差，保證HX在180米探測距離下仍能維持0.2°x0.1°的分辨率。
W100擁有120°x70°超大視場角和≤0.3m超小盲區(qū)。對于鏡片要求需滿足現(xiàn)超廣角視場面臨兩大鏡片挑戰(zhàn)：一是邊緣像差（如畸變、漸暈）控制，需要精密設(shè)計的非球面/自由曲面鏡片來校正離軸光線；二是短焦距設(shè)計以減小盲區(qū)，這要求鏡片具有高折射率材料（如特殊光學(xué)聚合物或高折射玻璃）以在有限空間內(nèi)實現(xiàn)強屈光力。同時，接收端大孔徑鏡片需保證邊緣相對照度 > 90%，避免視場邊緣信號大幅衰減。
（圖源睿鏃科技，侵刪）
高可靠性（車規(guī)級）：產(chǎn)品需適應(yīng)-40℃~105℃工作溫度，滿足ISO 26262功能安全，W100具備IP69/IP67防護。
鏡片要求：
基材選擇： 鏡片材料（玻璃或聚合物）必須具有極低的熱膨脹系數(shù)（如硼硅玻璃≈3.3x10??/℃、石英玻璃≈0.55x10??/℃）和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，確保溫度劇烈變化下光學(xué)參數(shù)穩(wěn)定，避免離焦或破裂。
鍍膜要求： 鏡片表面需鍍制寬波段（覆蓋905nm）、寬角度、高透過率（>98.5%）的增透膜（AR Coating）。同時，為滿足IP69K（高壓蒸汽沖洗）等嚴(yán)苛防護，鍍膜需具備優(yōu)異的附著力、耐磨性及耐化性，并配合鏡座進行可靠的邊緣密封，防止水汽、油污侵入導(dǎo)致脫膜或腐蝕。
機械穩(wěn)定性： 鏡片 mounts（固定結(jié)構(gòu)）設(shè)計需通過20G振動測試，這要求鏡片本身具備足夠的強度（減薄設(shè)計需謹(jǐn)慎）和穩(wěn)固的安裝方式。
(聚焦透鏡)
2. 光路原理中的鏡片核心作用
在激光雷達(dá)收發(fā)光路中，平面鏡片承擔(dān)關(guān)鍵角色：
發(fā)射端（Tx）：
準(zhǔn)直透鏡 (Collimating Lens)：將激光二極管（VCSEL或EEL）發(fā)出的高度發(fā)散光束整形為平行光或特定發(fā)散角的準(zhǔn)直光束射出。
HX/W100案例： HX要求0.2°x0.1°分辨率、W100要求0.1°x0.55°分辨率，這對準(zhǔn)直透鏡的焦距精度（公差≤±0.1mm） 和波前質(zhì)量提出了極高要求。任何準(zhǔn)直不良都會導(dǎo)致光束發(fā)散角增大，直接影響角分辨率和探測距離。
（激光振鏡）
接收端（Rx）：
聚焦透鏡組 (Focusing Lens Assembly)：將目標(biāo)反射回來的微弱激光信號高效收集并聚焦到雪崩光電二極管（APD）或單光子探測器（SPAD）陣列上，形成點云。
H260/W100案例： H260的260米@10%反射率探測能力和W100的150萬點/秒點頻，要求聚焦透鏡組具有高透過率（>99.5%需頂級AR膜）、低雜散光（避免噪聲）和精確的焦距穩(wěn)定性（溫度變化下焦點漂移極?。?。
(非球面透鏡）
3. 成本控制下鏡片技術(shù)的創(chuàng)新路徑
睿鏃“技術(shù)普惠，安全平權(quán)”的愿景及HX“千元機”策略，對鏡片成本提出了嚴(yán)苛挑戰(zhàn)：
材料與工藝革新：
注塑非球面樹脂鏡片： HX等產(chǎn)品極可能采用高精度注塑成型的光學(xué)級聚合物鏡片替代部分玻璃鏡片。雖然聚合物耐溫性、硬度稍遜于玻璃，但其優(yōu)勢顯著：成本可降低60%以上、易于復(fù)雜非球面/自由曲面量產(chǎn)、重量輕（助力400g目標(biāo)）。關(guān)鍵在于選擇高折射率（Nd>1.6）、低吸濕、耐候性好的聚合物（如環(huán)烯烴聚合物COP/COC），并控制注塑工藝保證微米級面型精度和低內(nèi)應(yīng)力。
鍍膜工藝簡化： 在保證905nm波段高透率（>98.5%）的前提下，可優(yōu)化增透膜設(shè)計，例如從傳統(tǒng)的多層膜（如7-9層）簡化為高性能雙層膜（如MgF? + SiO?組合）。這能顯著降低鍍膜成本、提高良率，是“降價不降質(zhì)”的關(guān)鍵。
光路設(shè)計優(yōu)化：
減少鏡片數(shù)量： 通過更強大的光學(xué)設(shè)計軟件（如Zemax, Code V）優(yōu)化，利用非球面/自由曲面的強大像差校正能力，將接收或發(fā)射光路的鏡片數(shù)量從傳統(tǒng)的5-6片減少到2-3片。這不僅降低成本，也簡化裝調(diào)，提高了系統(tǒng)可靠性和小型化水平（支撐HX 23mm厚度）。
（905激光反射鏡）
睿鏃科技H260、HX、W100三款新品的發(fā)布，清晰展現(xiàn)了車規(guī)級激光雷達(dá)向更高性能、更小體積、更低成本發(fā)展的趨勢。這對上游平面光學(xué)鏡片供應(yīng)商提出了明確的技術(shù)挑戰(zhàn)：
高精度非球面/自由曲面量產(chǎn)能力： 是實現(xiàn)小型化（HX）、廣角化（W100）和高分辨率（H260）的基石，需突破微米級模具加工與注塑/拋光工藝。
905nm波段高性能低成本鍍膜技術(shù)： 需兼顧寬角度、高透率、強附著力和環(huán)境耐久性，同時優(yōu)化工藝降本。
車規(guī)級可靠性與環(huán)境適應(yīng)性： 材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封工藝必須滿足嚴(yán)苛的車規(guī)振動、溫濕度及防護要求。
成本與性能的極致平衡： 創(chuàng)新材料（如高性能聚合物）和簡化設(shè)計（減少鏡片數(shù)、簡化鍍膜）是實現(xiàn)“千元級”雷達(dá)的關(guān)鍵路徑。
機遇在于： 能夠攻克上述技術(shù)難點，提供高性價比、高可靠性、定制化能力強的平面光學(xué)鏡片解決方案的供應(yīng)商，將成為推動激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“技術(shù)普惠，安全平權(quán)”愿景的核心力量，睿鏃新品的成功，正是對上游光學(xué)供應(yīng)鏈技術(shù)實力的最佳驗證與需求召喚。