圍繞「汽車+光學(xué)」,光學(xué)方案解決商能做些什么?
過(guò)去十年,舜宇車載光學(xué)技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱舜宇車載光學(xué))給出的答案是:車載鏡頭。這種「車載鏡頭」指的是安裝在汽車上以實(shí)現(xiàn)各種功能的光學(xué)鏡頭,主要包括內(nèi)視鏡頭、后視鏡頭、前視鏡頭、側(cè)視鏡頭、環(huán)視鏡頭等。
在行業(yè)內(nèi),涉足車載鏡頭行業(yè)的企業(yè)大多是傳統(tǒng)的相機(jī)鏡頭生產(chǎn)商。在早期,他們對(duì)「車載鏡頭」的認(rèn)知僅是將其當(dāng)做普通消費(fèi)級(jí)鏡頭來(lái)進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。對(duì)有著嚴(yán)苛要求的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品來(lái)說(shuō),這種方法根本行不通。
在汽車行業(yè),「車規(guī)級(jí)」是品質(zhì)的分級(jí)名詞。一般而言,車載要求的工作溫度至少是-40 度到 85 度,這是一般消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品無(wú)法企及的。再比如,正常的汽車使用周期達(dá)到 5 年甚至更長(zhǎng)時(shí)間,而許多消費(fèi)類產(chǎn)品只有 1 年。
當(dāng)時(shí),關(guān)于車載鏡頭的可靠性實(shí)驗(yàn)尚未成形,舜宇一路摸著石頭過(guò)河,逐漸建立對(duì)車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知和相應(yīng)的車載鏡頭技術(shù)儲(chǔ)備。
通過(guò)兩年摸索,舜宇開發(fā)出了符合市場(chǎng)、滿足客戶要求的產(chǎn)品。2006 年,舜宇首款 LDW(車道偏離預(yù)警)鏡頭實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了讓鏡頭從消費(fèi)級(jí)走向車規(guī)級(jí)的目標(biāo)。為了更好聚焦汽車市場(chǎng)和車載鏡頭業(yè)務(wù),2008 年,舜宇車載光學(xué)成立,舜宇的車載鏡頭業(yè)務(wù)開始走向正軌。
此后的十年,是舜宇車載光學(xué)在汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)時(shí)期,從 2012 年開始,舜宇的車載鏡頭市場(chǎng)占有率連續(xù) 7 年全球第一。
「汽車行業(yè)門檻較高,不是那么輕易可以進(jìn)入,要想長(zhǎng)久立足,最重要的是要持續(xù)技術(shù)革新,掌握其中know-how?!乖谡劦饺绾卫斫馄噺S商需求這個(gè)話題時(shí),舜宇車載光學(xué)市場(chǎng)總監(jiān)谷春燕對(duì)記者表示。
作為智能汽車「眼睛」不可或缺的一環(huán),舜宇在車載鏡頭領(lǐng)域領(lǐng)先的關(guān)鍵是什么?舜宇車載光學(xué)將成功的關(guān)鍵歸結(jié)于兩點(diǎn):
一是「聚焦」,從 2008 年到 2018 年,舜宇車在光學(xué)就只做車載鏡頭這個(gè)產(chǎn)品?!肝覀儙缀跏侨蛭ㄒ灰患抑蛔鲕囕d鏡頭這一款產(chǎn)品的公司,把它做到極致。」
二是「微創(chuàng)新」,在過(guò)去的十年里,舜宇一直聚焦于車載鏡頭,有了很多技術(shù)沉淀,在設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝技術(shù)、檢測(cè)、管理流程等方面也積累了不少「微創(chuàng)新」。
在記者看來(lái),還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):舜宇進(jìn)入這一領(lǐng)域的時(shí)間早——這讓舜宇有充分的時(shí)間去摸索和進(jìn)行技術(shù)沉淀,真正摸透客戶需求,挖掘產(chǎn)品應(yīng)用需求。
「我們是從手機(jī)鏡頭廠商轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的,我們摸索的時(shí)間比別人更長(zhǎng),更早?!构却貉啾硎?,「驗(yàn)證一個(gè)新東西靠不靠譜,我們驗(yàn)證材料也好,工藝也罷,如果沒有充分的時(shí)間做充分的研究,你根本沒有辦法將這個(gè)行業(yè)研究透,這些都是為日后批量生產(chǎn)埋下的伏筆?!?/p>
除了車載鏡頭外,圍繞「汽車+光學(xué)」,舜宇車載光學(xué)在下一個(gè) 10 年還能做些什么?
這一次,它給出的答案是:HUD、激光雷達(dá)和大燈照明?!肝覀兛春密囕d鏡頭的增長(zhǎng),在這方面積累很多經(jīng)驗(yàn)。但同時(shí),我們也希望在適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)入新的領(lǐng)域?!构却貉啾硎荆肝覀冴P(guān)注的重點(diǎn)依然是汽車光學(xué)解決方案:如何將光學(xué)應(yīng)用在汽車上,并發(fā)揮極致,這是我們一直在思考的。」
隨著 AI、自動(dòng)駕駛的火熱,汽車供應(yīng)商在保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的同時(shí),也在尋求新的增長(zhǎng)點(diǎn): 如何加速進(jìn)入智能汽車時(shí)代?如何打造屬于智能汽車時(shí)代的「眼睛」?這里的門道和機(jī)會(huì),都隱藏在舜宇的老本行——光學(xué)解決方案中。
以下是記者與舜宇車載光學(xué)市場(chǎng)總監(jiān)谷春燕的對(duì)話(有刪減):
記者:我們了解到,舜宇在 2004 年接觸到一個(gè)歐洲客戶,對(duì)方提出需求,希望將光學(xué)鏡頭應(yīng)用到汽車上。從 2004 年到 2006 年這兩年間,對(duì)于當(dāng)時(shí)對(duì)于初入汽車行業(yè)的舜宇,在兩年間克服了哪些技術(shù)挑戰(zhàn)?趟過(guò)了哪些坑?
谷春燕:初進(jìn)入車載領(lǐng)域,我們也是摸著石頭過(guò)河,對(duì)車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知是慢慢成長(zhǎng)起來(lái)的。2004 年-2006 年期間,我們一直在做技術(shù)儲(chǔ)備和車規(guī)認(rèn)證,讓鏡頭從消費(fèi)級(jí)走向車規(guī)級(jí)。
當(dāng)時(shí)的可靠性實(shí)驗(yàn)尚未成形,一開始我們?nèi)詫④囕d鏡頭當(dāng)成普通鏡頭來(lái)制作,但這顯然不能滿足車規(guī)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)時(shí)我們會(huì)將一顆鏡頭測(cè)進(jìn)行反復(fù)測(cè)試,多次均合格了才會(huì)出貨。
拿 ADAS 鏡頭舉例,它的一個(gè)特點(diǎn)就是要求在各種嚴(yán)酷環(huán)境下保持鏡頭的良好穩(wěn)定性,ADAS 鏡頭對(duì)鏡片等性能要求相對(duì)而言更高,一些視覺類能用塑料鏡片解決的問(wèn)題,到 ADAS 鏡頭中卻不允許由于溫度影響造成的變異。因此,我們對(duì) ADAS 鏡頭的玻塑混合技術(shù)有專門的研發(fā),2012 年的時(shí)候首款玻塑混合式前視鏡頭就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),搭載的汽車包括奔馳等品牌。
記者:2008 年舜宇車載光學(xué)成立,為什么舜宇要成立一家新公司?
谷春燕:從 2006 年開始,通過(guò)兩年摸索,我們開發(fā)出符合市場(chǎng)、滿足客戶要求的產(chǎn)品。與手機(jī)、投影鏡頭不同,車載鏡頭從設(shè)計(jì)、材料、制程的要求不一樣,需要更加專業(yè)垂直的公司來(lái)開發(fā)這樣的產(chǎn)品。另一個(gè)是原因是,我們發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)新的市場(chǎng)。為了專心做好車載鏡頭業(yè)務(wù),我們專門成立公司,聚焦于一個(gè)中心點(diǎn)——車載鏡頭。
記者:從 2006 年到 2018 年,12 年時(shí)間,舜宇車載光學(xué)也見證了舜宇車載鏡頭的技術(shù)變遷,這 12 年間,舜宇在車載鏡頭產(chǎn)品上,有哪些新的技術(shù)迭代、技術(shù)突破或者產(chǎn)品迭代?
谷春燕:對(duì)于車載鏡頭的技術(shù)演進(jìn)路線,不同的產(chǎn)品略有區(qū)別。但總體趨勢(shì)是:
一是像素的升級(jí)(從 200 萬(wàn)像素,400 萬(wàn)像素到 2000 萬(wàn)像素),通光能力越來(lái)越好、對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境耐候性要求提升、以及防霧、耐磨、耐高溫低溫能力的提高。需要指出的是,在主動(dòng)安全方面,車載鏡頭并不直接看成像,而是通過(guò)軟件數(shù)據(jù),識(shí)別目標(biāo)、軌道偏離、探測(cè)距離,進(jìn)行感知應(yīng)用。在輔助駕駛方面,車載鏡頭直接看圖像應(yīng)用,如 360 環(huán)視、電子后視鏡等。
二是玻璃非球面的廣泛應(yīng)用,單球面應(yīng)用已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在需求。由于像素不斷增加,零部件越多,公差影響因素越多,這讓車載鏡頭很難控制整體性能。所以玻璃非球面的應(yīng)用,是成為高像素鏡頭的最佳解決方案。
三是圖像應(yīng)用的趨勢(shì)是越來(lái)越多的塑料非球面的應(yīng)用。因?yàn)樾枰当荆詴?huì)采用越來(lái)越多塑料非球面應(yīng)用,甚至全部都是塑料非球面的鏡頭。
記者:從 2004 年,到現(xiàn)在,車企或 Tier1 對(duì)車載鏡頭的需求發(fā)生了哪些變化?
谷春燕:像素越來(lái)越高,成本越來(lái)越便宜——這是永恒的話題。
其次是對(duì)車載鏡頭可靠性要求的增加。以前大家對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用的需求理解不足,更多是概念,沒有辦法轉(zhuǎn)化成真正的要求。隨著大家對(duì)行業(yè)越來(lái)越了解,慢慢能轉(zhuǎn)化為更量化、定量的要求。比如某個(gè)溫度條件下,溫度的波動(dòng)要求要在某一個(gè)范圍這種定量,這在以前是沒有的。這些不斷定量化可靠性相關(guān)要求的提出,導(dǎo)致做產(chǎn)品的門檻越來(lái)越高。
同時(shí)這也讓產(chǎn)品有了更多保證:我們可以不斷挖掘需求,將產(chǎn)品要求明確傳達(dá)給供應(yīng)商。如果客戶能夠?qū)a(chǎn)品的要求全部轉(zhuǎn)化成定量的要求,提供給供應(yīng)商,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)明確,就能很好保證最終的產(chǎn)品應(yīng)用。
記者:如果按照使用場(chǎng)景來(lái)劃分,舜宇的產(chǎn)品包括:倒車后視相機(jī)、內(nèi)視相機(jī)(監(jiān)控/手勢(shì)識(shí)別)、前視相機(jī)(監(jiān)控/手勢(shì)識(shí)別)、側(cè)視相機(jī)、環(huán)視相機(jī)、遠(yuǎn)紅外相機(jī)、智能電子后視鏡等。能否詳細(xì)介紹上述不同場(chǎng)景的市場(chǎng)應(yīng)用情況?從你們的觀察看,哪種使用場(chǎng)景將會(huì)在未來(lái) 3 到 5 年呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)?
谷春燕:目前市場(chǎng)上主流的車載鏡頭有三類,分別為:倒車后視,車載環(huán)視,前視感應(yīng)相機(jī)。舜宇車載在國(guó)內(nèi)的份額占到 50% 到 60% 的車載鏡頭的占有率。國(guó)外是 39%。
不論是前裝還是后裝,倒車后視較普及,現(xiàn)如今幾乎每輛車都裝有倒車攝像頭。這也是目前最廣泛的應(yīng)用。
感應(yīng)相機(jī)主要用于車道線偏移,馬路標(biāo)識(shí)的識(shí)別。包括限速,轉(zhuǎn)彎,紅綠燈,行人,障礙物識(shí)別等等。前視感應(yīng)相機(jī)的部分功能可以取代毫米波雷達(dá),根據(jù)測(cè)距判斷與前車或障礙物的距離,并進(jìn)行自動(dòng)剎車。其中,單目相機(jī)的測(cè)距精度較低,雙目相機(jī)精度較高,所以后者可以實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)的測(cè)距功能。
最近幾年內(nèi)視相機(jī)開始火熱,其功能包括駕駛員的手勢(shì)識(shí)別和表情識(shí)別。因?yàn)槭植縿?dòng)作范圍比較廣,所以對(duì)手勢(shì)識(shí)別相機(jī)的角度要求會(huì)更嚴(yán)格。表情識(shí)別或者虹膜識(shí)別則比較精細(xì),范圍小,更加注重相機(jī)的清晰度。
車載環(huán)視系統(tǒng)實(shí)際上是倒車影像系統(tǒng)的升級(jí)。倒車后視主要用于觀察車輛后方的信息,車載環(huán)視系統(tǒng)則利用四個(gè)相機(jī)幫助駕駛員在車內(nèi)觀察車輛四周的障礙物。車載環(huán)視系統(tǒng)大多被應(yīng)用到貨車等大型車上。車輛一旦搭載環(huán)視系統(tǒng)后,倒車后視系統(tǒng)基本無(wú)用武之地。
如今電子后視鏡市場(chǎng)開始升溫,其主要目的是代替反光鏡。傳統(tǒng)反光鏡視野有限,如果通過(guò)攝像頭將車后方畫面投放到屏幕上,盲區(qū)范圍會(huì)減少,安全性也更有保障,未來(lái)電子后視鏡市場(chǎng)應(yīng)用會(huì)逐漸增多。
目前遠(yuǎn)紅外相機(jī)市場(chǎng)容量并不大。因其從成本高,清晰度較弱,導(dǎo)致遠(yuǎn)紅外相機(jī)比較單一。但隨這元器件價(jià)格下降,清晰度提升,未來(lái)紅外相機(jī)的應(yīng)用可能會(huì)大幅度提升。
一個(gè)趨勢(shì):未來(lái)三到五年,內(nèi)視相機(jī)的增長(zhǎng)速度最快,前視感應(yīng)類和環(huán)視相機(jī)的增長(zhǎng)數(shù)量會(huì)較多。
記者:車載鏡頭是否還有創(chuàng)新的空間?
谷春燕:一顆小小的鏡頭,要求高,又與主動(dòng)安全相關(guān),往高像素方向發(fā)展,如何將尺寸做小,其實(shí)挺難做的。但不管是感知類,環(huán)視類,都得做便宜,貴了很容易被其他傳感器代替。
如何去選擇更優(yōu)的光學(xué)設(shè)計(jì)解決方案,有沒有可能都用塑料的材料?有沒有可能利用自由曲面的形式、技術(shù)創(chuàng)新來(lái)使得設(shè)計(jì)一開始是低成本化、小型化的?這當(dāng)中有很多創(chuàng)新。
防霧能力是車載鏡頭目前需要攻克的技術(shù)。鏡頭依靠光線傳播識(shí)別道路信息,鏡頭表面臟污會(huì)導(dǎo)致識(shí)別能力下降。而單純從光學(xué)方面解決這個(gè)問(wèn)題是有難度的,目前行業(yè)內(nèi)的企業(yè)正在發(fā)力提升鏡頭的防污能力。例如利用類似于雨刮器的設(shè)備,通過(guò)噴水、清洗等技術(shù)手段來(lái)解決這一難題。
另外高像素鏡頭的焦平面穩(wěn)定性也是一大難點(diǎn)。因?yàn)橄袼卦礁撸褂眠^(guò)程中稍有偏移,圖像就會(huì)模糊。汽車的行車環(huán)境又相對(duì)復(fù)雜,這些矛盾集中在一起,對(duì)鏡頭或者相機(jī)的要求更高。
這當(dāng)中有很多非常多的技術(shù)課題,我們也在不斷推進(jìn)。
探索新的產(chǎn)品領(lǐng)域:HUD、激光雷達(dá)、大燈照明
記者: 除了車載鏡頭外,舜宇的光學(xué)鏡片也應(yīng)用在汽車新的領(lǐng)域,如 HUD、激光雷達(dá)、大燈照明等。在這幾個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域,舜宇分別提供的是一個(gè)什么樣的解決方案?
谷春燕:車載鏡頭每年 10% 的同期增長(zhǎng),DMS 的市場(chǎng)增長(zhǎng)也非常大。我們看好車載鏡頭的增長(zhǎng),并且積累了很多經(jīng)驗(yàn)。我們雖然在做車載鏡頭,但關(guān)注的點(diǎn)其實(shí)是汽車光學(xué):如何將光學(xué)應(yīng)用在汽車上,并發(fā)揮極致的作用,這是我們?cè)谝恢彼伎嫉摹?/p>
所以在做了多年車載鏡頭業(yè)務(wù)以后,我們開始發(fā)現(xiàn),與自動(dòng)駕駛相關(guān)的其他汽車傳感器,激光雷達(dá),HUD,大燈也是與光學(xué)元器件密不可分的。所以我們確定進(jìn)入這些產(chǎn)品領(lǐng)域。但不論是 HUD 還是激光雷達(dá),我們都是圍繞光學(xué)去做,這是我們的核心優(yōu)勢(shì)。
在新產(chǎn)品(HUD、激光雷達(dá)、大燈照明)領(lǐng)域,比較明顯的兩個(gè)特點(diǎn):
光學(xué)零部件更為豐富,不是常規(guī)球面玻璃,塑料非球面以及玻璃非球面,我們提供投影鏡頭、自由曲面鏡,準(zhǔn)直透鏡,復(fù)眼透鏡/柱面鏡、LiDAR罩子等特殊的光學(xué)零部件。
合作模式更自由,比如HUD/智能汽車大燈中都會(huì)有成像系統(tǒng)(PGU),我們可以給客戶提供光學(xué)零部件,PGU,整個(gè)光機(jī)系統(tǒng),更多的是如何基于客戶需求出發(fā)提出光學(xué)解決方案幫助客戶。
記者:激光雷達(dá),HUD,智能大燈是一個(gè)什么樣體量的市場(chǎng)?從你們角度看,這幾個(gè)領(lǐng)域?qū)⒃跁r(shí)候迎來(lái)快速增長(zhǎng)?產(chǎn)品預(yù)計(jì)什么時(shí)候會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)?
谷春燕:從銷售額上來(lái)講,HUD、激光雷達(dá)、大燈照明和車載鏡頭不相上下。從數(shù)量上來(lái)看,激光雷達(dá)和車載鏡頭差不多,HUD 和智能大燈相對(duì)較少。HUD 技術(shù)發(fā)展已久,汽車上的應(yīng)用比較成熟。未來(lái)三年內(nèi),舜宇的 HUD 增量會(huì)有明顯的提升。
激光雷達(dá)的客戶分兩種:一種是傳統(tǒng)的 Tier1;一種是新型激光雷達(dá)公司。在與他們溝通下來(lái):2025 年量產(chǎn)比較穩(wěn)妥;早的基本也要到 2021 年。
激光雷達(dá)和智能大燈的量產(chǎn)周期會(huì)更長(zhǎng)一些,我們預(yù)想在 2020 年以后,上述兩個(gè)市場(chǎng)會(huì)有快速的增長(zhǎng)。
記者:舜宇如何在HUD 、激光雷達(dá)、大燈照明上繼續(xù)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì),擴(kuò)大市場(chǎng)份額?
谷春燕:光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),零部件的加工是我們主要的立足點(diǎn)。當(dāng) HUD、激光雷達(dá)、大燈面對(duì)商業(yè)化、量產(chǎn)性兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題時(shí),就不得不重視每一個(gè)零部件的成本、品質(zhì)穩(wěn)定性等問(wèn)題。
我們的優(yōu)勢(shì)在于光學(xué)核心器件和車載鏡頭的經(jīng)驗(yàn),能夠?qū)④囈?guī)級(jí)的光學(xué)核心器件制作出來(lái),并在鍍膜、各種環(huán)境下的品質(zhì)穩(wěn)定性等方面做到很好。以 HUD 產(chǎn)品為例,目前舜宇已經(jīng)突破了一些 HUD 技術(shù)難題,產(chǎn)品已經(jīng)開始進(jìn)行量產(chǎn)。
記者:從技術(shù)角度來(lái)看:車載鏡頭、HUD 與激光雷達(dá)、大燈照明對(duì)光學(xué)鏡片各有哪些不同的要求?技術(shù)難度和挑戰(zhàn)有哪些?
谷春燕:原來(lái)的鏡頭是球面和非球面的時(shí)代,HUD 與激光雷達(dá)、大燈照明進(jìn)入了自由曲面的時(shí)代,光學(xué)技術(shù)難度和能力要求更高。
我們目前已經(jīng)掌握了自由曲面的加工檢測(cè)和組裝能力,也已經(jīng)應(yīng)用到了新產(chǎn)品上。以激光雷達(dá)為例,激光雷達(dá)里面有柱面鏡、自由曲面、平面反光鏡,這些和傳統(tǒng)攝像頭的鏡片不同。
記者:為什么說(shuō) HUD 、激光雷達(dá)與大燈照明已經(jīng)進(jìn)入了自由曲面時(shí)代。能否具體展開講講「?jìng)鹘y(tǒng)球面」、「非球面」與「自由曲面」鏡頭的異同?
谷春燕:「?jìng)鹘y(tǒng)球面」、「非球面」與「自由曲面」:在不同需求情況下,取決于最終做成什么樣的產(chǎn)品。
總體來(lái)說(shuō),在光學(xué)表現(xiàn)上較球面鏡片,后二者在矯正像差、減小鏡頭體積和重量上有明顯優(yōu)勢(shì),自由曲面較非曲面鏡片相比,擁有更多的設(shè)計(jì)自由度,可以獲得更好的光學(xué)設(shè)計(jì)效果;尤其是在高性能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,該技術(shù)既可以提高光能利用率,同時(shí)可消除系統(tǒng)對(duì)照明方向性的嚴(yán)格要求,因此在 HUD,大燈照明等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。加工方面三者難度依次遞增。
但可以預(yù)見的是,隨著技術(shù)的發(fā)展,成本差異會(huì)越來(lái)越小,價(jià)格也會(huì)逐漸被大家所接受。