在自动驾驶技术飞速发展的今天，车载雷达作为环境感知的核心传感器，其性能直接决定了车辆对周围环境的识别能力和行车安全。光学镜片作为车载雷达的“角膜”，承担着光线传输、聚焦和扫描等关键功能。转镜（Rotating Mirror）与振镜（MEMS Mirror）作为两种主流技术路线，在车载激光雷达中扮演着至关重要的角色。

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 1 光学镜片：车载雷达系统的核心

在车载雷达系统中，光学镜片远非简单玻璃组件，而是实现精准环境感知的核心光学元件。它们的功能涵盖激光束的整形、聚焦、偏转以及回波信号的收集，直接决定了雷达的探测距离、分辨率和环境适应性。随着自动驾驶等级从L2向L3/L4演进，对光学镜片的要求也日益严苛：需同时满足车规级可靠性（耐高温、抗振动、长寿命）、光学性能优异（高透光率、低畸变）和量产成本可控三重挑战。

（激光雷达构成-图源网络，侵删）

车载雷达光学镜片系统通常包含发射镜片、接收镜片、扫描镜片（转镜或振镜）以及保护窗口镜片等。其中扫描镜片作为光束定向控制的核心，技术路线选择尤为关键。2023年中国激光雷达市场规模达75.9亿元，2024年预计增长至139.6亿元，出货量有望突破150万颗。在这一爆发式增长的市场中，转镜方案与振镜方案的竞争与互补构成了行业技术演进的主线。

2 转镜技术：稳定与成本的平衡

转镜（多面体旋转扫描镜）是一种成熟的机械扫描技术，其核心是一个多边形柱体反射镜，在电机驱动下高速旋转，通过镜面反射使激光束形成线性或二维扫描图案。在技术实现上，转镜系统通常搭配多个激光器（如128个）进行一维扫描，禾赛科技的AT128即是典型代表。该方案通过电子扫描在垂直方向同时发射128束激光，实现“真128线”结构化扫描，每秒生成153万个点云数据，在理想L9、路特斯Eletre等车型中表现出色。

（激光雷达转镜扫描）

转镜技术的核心优势在于其卓越的稳定性与成熟的供应链体系：

机械稳定性：激光发射和接收模块固定不动，仅镜片旋转，减少了运动部件对系统的冲击，更适合车载环境下的高频振动场景。华为、法雷奥等厂商选择此路线正是基于其高可靠性考量。

车规适应性：转镜结构相对简单，体积小巧，已通过严格的车规级验证（如温度循环、机械冲击测试）。宇瞳光学已实现转镜等激光雷达光学件的量产交付，证明了其制造可行性。

成本优势：传统玻璃材料（如BK7）即可满足905nm波段需求，且规模化生产程度高。禾赛科技通过芯片化集成将数百个激光器集成于半导体基底，进一步降低成本，推动AT128走向百万台年产能规模。

（金年会jinnianhui 转镜）

然而，转镜方案也面临物理局限：器件数量多导致功耗较高（约15-20W），扫描模式单一，且高速旋转带来的噪音问题（约45dB）在豪华车型中尤为明显。这些限制催生了另一种技术路线——MEMS振镜的崛起。

表：转镜与振镜关键特性对比

（激光雷达振镜扫描）

3 振镜技术：精度与灵活性的突破

振镜（MEMS微机电振镜）代表了光学扫描技术的微型化与电子化方向。其核心是一片微米级反射镜，通过压电或电磁驱动实现高频振动（通常>1kHz），精确控制激光束的偏转角度。与转镜相比，振镜的最大突破在于其二维扫描能力——单片振镜即可实现复杂的Lissajous或光栅式扫描图案，无需多棱镜组合。

振镜技术的进步源于材料创新与结构设计的突破

钛合金振镜突破：传统硅基MEMS振镜受限于脆性大、扫描角度小（通常<30°）等问题。洛伦兹科技开发的钛合金振镜通过金属材料的高韧性实现更大镜面尺寸（直径5mm以上）和扫描角度（±25°），同时保持20kHz高频响应。其E系列激光雷达分辨率达300线，探测距离300米，整机高度压缩至40mm以内。

系统级优化：振镜方案器件数量少，显著降低功耗（<10W）和噪音（<35dB）。洛伦兹E系列通过简化电子架构，目标将成本控制在千元级，较传统方案降低40%以上。

智能扫描模式：振镜支持动态区域扫描（ROI），可针对关键区域提升点云密度。例如在城市路口聚焦行人通道，在高速公路增大前方探测距离，实现“按需分配”的感知策略。

（金年会jinnianhui 振镜）

然而，振镜技术仍需克服车规可靠性挑战：高频振动下的抗冲击能力（需通过50G机械冲击测试），以及长期使用中的金属疲劳问题。洛伦兹通过多轴冗余设计（双振镜备份）提升系统鲁棒性，已进入车企供应链验证阶段。

4 材料与波长的协同设计

光学镜片的性能不仅取决于结构设计，更与材料选择和波长适配紧密相关。车载激光雷达主要采用905nm和1550nm两种波长，各有其材料技术路径：

（BP905窄带滤光片）

905nm方案：属于近红外波段，传统光学玻璃（如BK7、熔融石英）即可满足要求，透光率>95%。该方案成本低，产业链成熟，禾赛AT128、洛伦兹E系列均采用此波段。但受限于人眼安全，激光功率通常限制在100W以下，探测距离约200米。

1550nm方案：属于中红外波段，可承受更高功率（300W以上），探测距离达300米。但普通玻璃在此波段透光率骤降，需采用特种材料如氟化钙（CaF₂）、硫系玻璃（Ge-As-Se系）或单晶硅。图达通Falcon系列即采用此方案，但材料成本增加30%-50%，加工难度显著提升。

（BP1550窄带滤光片）

针对不同雷达结构，材料要求也有差异：

旋转式雷达：镜片需承受离心力和风阻磨损。宇瞳光学采用蓝宝石玻璃保护窗口，莫氏硬度达9级，配合疏水镀膜抵御沙尘冲刷。

固定式固态雷达：更注重小型化与热稳定性。舜宇智驾方案使用模造玻璃非球面镜片，通过精密模压成型减少透镜数量，同时保持-40℃~105℃下的面型精度。

（非球面镜片）

“玻璃非球面镜片在透光率、畸变控制、热稳定性等七项关键指标上均优于塑料镜片，已成为ADAS镜头的主流选择” 。舜宇光学已为比亚迪“天神之眼”系统批量供应此类镜片，推动高端智驾功能下沉至10万元级车型。

 5 光学镀膜与环境适应性

在复杂车载环境中，光学镀膜成为保障镜片性能的核心工艺。多层镀膜技术不仅提升光学效率，更显著增强环境适应性：

抗反射镀膜（AR）：针对特定波长优化，如1550nm波段采用Ta₂O₅/SiO₂多层膜系，将单面反射率降至0.25%以下。舜宇光学的激光雷达接收镜片通过宽波段AR镀膜，将整体透光率提升至98.5%，显著增加回波信号强度。

（增透玻璃）

环境防护镀膜：

疏水镀膜：接触角>110°，减少雨雪附着。宇瞳光学HUD曲面镜采用氟硅烷涂层，使水滴在70km/h车速下自动滑离。

防雾镀膜：整合亲水基团（如—OH），防止温差结雾。应用于前向雷达窗口，保障雨天工况下探测不衰减。

激光防护镀膜：高功率激光器（尤其1550nm）可能烧蚀镜面。类金刚石涂层（DLC）的热导率达1000W/mK，可耐受500W/cm²激光辐照，显著延长镜片寿命。

镀膜工艺需与结构设计协同优化。例如洛伦兹E系列振镜采用磁性驱动替代传统扭杆结构，避免镀膜在机械形变中开裂；禾赛AT128转镜则在镜面背部设计微散热鳍片，加速热量传导。

6.未来趋势与挑战

随着L4级自动驾驶临近，车载光学镜片面临更高性能与集成度要求，呈现三大技术趋势：

1. 智能化镜片系统：

液晶调焦镜片：根据场景动态调整焦距，市区广角（90°）与高速远距（0.1°角分辨率）模式自由切换。

多功能集成基底：激光雷达发射/接收镜片、滤波片集成于单一玻璃基板，舜宇光学相关专利（CN112987230B）已实现±0.05°装调误差控制。

2. 材料创新突破：

氮化硅（Si₃N₄）：折射率>2.0，支持905/1550nm双波段设计，使单雷达兼顾长距与广角探测。

碳化硅铝基复合材料：热膨胀系数接近零，保障振镜在-40℃~125℃下的频率稳定性，洛伦兹科技已在实验室完成千小时老化测试。

3. 成本控制与车规适配：

转镜方案通过半导体化（禾赛芯片化集成）降本，振镜则需突破钛合金批量蚀刻工艺（当前成本占整机30%）。

模造玻璃镜片单价需从当前$20/片降至$8/片以下，才能支撑L2+车型标配5颗雷达的需求。

“未来五年，转镜将在成本敏感车型中保持主流，而振镜随可靠性提升，有望在L4 Robotaxi领域率先普及” 。两种技术并非简单替代，而是在不同场景中互补共存——转镜满足前向主雷达的高可靠性要求，振镜则更适合侧向补盲雷达的广角扫描需求。

车载雷达光学镜片的发展是材料科学、光学工程与半导体技术的融合成果。转镜凭借成熟稳定的特性，在中高端车型前向雷达中占据主导；振镜则以高分辨率和系统优势，成为固态雷达的发展方向。随着钛合金振镜、玻璃非球面模造等技术的突破，中国企业在禾赛、洛伦兹、舜宇等领军者带动下，正推动光学镜片向“更高性能、更低成本、更强环境适应性”演进。未来，智能光学镜片将不仅是环境感知的窗口，更成为自动驾驶系统多维数据融合的核心枢纽。