光电应用专栏
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1 行业概述
1.1 定义与分类
车载光学镜头及模组是指专门应用于汽车环境感知与车内成像系统的光学组件总成,是ADAS(高级驾驶辅助系统)及自动驾驶系统的核心传感设备,其核心作用是通过光学镜头精准采集车辆周边及车内的图像信息,经CMOS图像传感器(CIS)转换为电信号,再由图像信号处理器(ISP)进行降噪、色彩校正、宽动态处理等优化后,传输至车载决策系统,为车道保持、自动紧急制动、自适应巡航、泊车辅助等功能提供精准的视觉支撑,是智能驾驶不可或缺的核心硬件。
从技术构成角度,车载摄像头模组是多部件协同工作的集成系统,主要包括以下核心部件,各部件分工明确、缺一不可,直接决定模组的成像质量与可靠性:
光学镜头组:作为模组的“核心光学部件”,包含多片镜片(玻璃或塑料材质)、红外截止滤光片、保护膜等,核心功能是采集外界光线并精准聚焦到CMOS传感器上,镜片的数量、材质、镀膜工艺直接影响成像清晰度、视场角及抗杂光能力,高端ADAS镜头通常采用5-7片镜片组合,以实现更好的光学性能。
CMOS图像传感器(CIS):模组的“核心感知芯片”,负责将镜头采集的光信号转换为电信号,是决定模组成像质量的关键部件,其像素、感光灵敏度、动态范围等参数直接影响图像的细节还原度与极端环境适应性,该环节也是整个模组成本占比最高的部分,约占模组总成本的40%-50%,高端800万像素及以上CIS成本占比可达到55%以上。
图像信号处理器(ISP):模组的“图像优化核心”,主要对CIS输出的原始图像进行降噪、色彩校正、宽动态范围(HDR)处理、畸变校正等优化,解决车载场景下强光、弱光、逆光等复杂光照条件下的成像问题,确保图像信息清晰、准确,满足自动驾驶算法的识别需求,部分高端ISP还具备AI图像识别预处理能力,提升感知效率。
串行器(Serializer)与解串器(Deserializer):车载场景下,摄像头与域控制器之间的传输距离较长(通常可达5-10米),串行器负责将ISP处理后的图像数据转换为适合长距离传输的差分信号,减少传输过程中的信号干扰与衰减,解串器则负责将接收的差分信号还原为原始图像数据,传输至决策系统,目前主流的传输协议包括GMSL(ADI)、FPD-Link(TI)等。
从应用场景维度,随着自动驾驶等级提升,车载摄像头的应用场景不断丰富,从传统的倒车影像逐步拓展至全方位环境感知与车内监控,不同类型摄像头的安装位置、功能定位及单车用量存在显著差异,具体分类如下表所示:
类型 | 安装位置 | 主要功能 | 单车用量 | 核心技术要求 | 代表车型配置 |
前视摄像头 | 前挡风玻璃后视镜处/车头格栅 | 车道保持(LKA)、自动紧急制动(AEB)、自适应巡航(ACC)、交通标识识别(TSR)、行人/骑行者识别 | 1-3颗(L2级1颗,L3级2-3颗) | 高像素、高动态范围(HDR≥140dB)、抗杂光、远距离探测(≥200米) | 特斯拉Model 3(1颗800万像素前视)、理想L9(3颗前视,含双目高清) |
环视摄像头 | 车身四周(前格栅、左右后视镜下方、车尾) | 360°全景泊车、盲区监测(BSD)、低速挪车辅助、障碍物预警 | 4颗(标准配置) | 鱼眼镜头、大视场角(≥180°)、图像拼接精度高、防水防尘(IP6K9K) | 比亚迪汉(4颗环视,支持3D全景)、大众ID.4(4颗环视+1颗后视) |
侧视摄像头 | 侧后视镜下方/翼子板 | 盲区监测(BSD)、变道辅助(LCA)、车门开启预警(DOW) | 2-4颗(L2级2颗,L3级4颗) | 中高像素、抗振动、适应极端温度(-40℃至85℃) | 蔚来ET7(4颗侧视,支持变道辅助)、小鹏G9(2颗侧视+2颗环视补充) |
后视摄像头 | 车尾后备箱盖/保险杠 | 倒车影像、倒车预警(PDW)、后方碰撞预警(RCW) | 1颗(标配) | 中低像素(1-2MP)、防水防尘、夜间成像清晰 | 绝大多数乘用车(1颗1MP后视摄像头) |
舱内摄像头 | 仪表台上方/内后视镜处 | DMS驾驶员监控(疲劳驾驶、分心监测)、OMS乘客监控(儿童遗留、乘客状态识别)、人脸识别(解锁、支付) | 1-2颗(L2级1颗,L3级2颗) | 近红外补光、宽动态、隐私保护(可关闭) | 特斯拉Model Y(1颗舱内DMS摄像头)、华为问界M5(2颗舱内摄像头,支持DMS+OMS) |
电子外后视镜(CMS) | 车外两侧翼子板 | 替代传统光学后视镜,扩大视野、减少盲区、降低风阻,支持夜间增强、防雾除霜 | 2颗(合规配置) | 低延迟(≤20ms)、高亮度、宽动态、IP6K9K防护 | 广汽埃安LX Plus(可选装CMS)、蔚来ET5T(部分配置搭载) |
1.2 产业链结构
车载光学镜头及模组产业链呈现清晰的上下游分工格局,各环节协同联动,形成“上游原材料与元器件→中游镜头与模组制造→下游系统集成与整车应用”的完整产业体系,产业链价值分布呈现典型的“微笑曲线”特征,上游核心元器件(如CIS)和下游系统集成环节附加值较高,毛利率普遍在30%以上,而中游镜头与模组制造环节因竞争激烈,毛利率相对较低,通常在10%-25%区间,具体产业链结构及核心企业如下:
1.2.1 上游——核心原材料与元器件
上游环节是车载光学镜头及模组的基础,直接决定产品的光学性能、可靠性及成本,主要包括光学材料、滤光片、CMOS图像传感器、晶圆代工与封测等细分领域,核心企业以国际巨头为主,国内企业加速进口替代:
光学材料:主要包括光学玻璃、石英玻璃、塑料镜片材料(如PC、PMMA),其中光学玻璃凭借优异的热稳定性、透光率及耐磨性,主要用于高端ADAS镜头,塑料镜片则因成本低、易成型,用于中低端镜头及非核心镜片。国际代表企业包括日本豪雅(HOYA)、德国肖特(Schott)、日本旭硝子(Asahi Glass),国内代表企业为成都光明光电、湖北新华光、福光股份,其中成都光明光电在车载光学玻璃领域的市场份额已达15%以上,实现中低端产品的国产化替代。
滤光片:核心为红外截止滤光片、蓝玻璃滤光片,主要作用是过滤红外光线,避免干扰CMOS传感器的成像效果,提升图像色彩还原度。国内企业在该环节已形成全球优势,代表企业为水晶光电(002273)、欧菲光(002456)、五方光电,其中水晶光电全球车载滤光片市场份额超30%,是舜宇光学、联创电子等核心镜头厂商的主要供应商;欧菲光则依托模组业务优势,实现滤光片自给自足,降低成本。
CMOS图像传感器(CIS):是整个产业链价值量最高的环节,占模组成本的40%-50%,全球市场高度集中,由国际巨头主导。目前全球车载CIS市场份额前三分别为安森美(Onsemi,50%-60%)、索尼(Sony,20%-25%)、豪威科技(OmniVision,韦尔股份子公司,10%-15%),其中安森美凭借高可靠性、高动态范围优势,主导高端ADAS前视摄像头CIS市场;索尼则在高像素CIS领域领先,主要供应高端车型;豪威科技是国内车载CIS的龙头企业,已实现800万像素CIS量产,逐步切入高端市场。
晶圆代工与封测:晶圆代工主要为CIS芯片提供制造服务,国际代表企业为台积电、格芯(GlobalFoundries),国内代表企业为中芯国际、华虹半导体,其中台积电占据全球车载CIS晶圆代工市场的70%以上份额;封测环节主要负责CIS芯片的封装与测试,确保芯片性能稳定,国内代表企业为晶方科技(全球晶圆级封测龙头,车载CIS封测份额超20%)、华天科技、长电科技,国际代表企业为日月光、安靠(Amkor)。
1.2.2 中游——镜头与模组制造
中游环节是车载光学镜头及模组的核心制造环节,分为光学镜头制造和摄像头模组封装两大细分领域,其中光学镜头环节技术壁垒较高,国内企业已形成全球优势;模组封装环节技术壁垒相对较低,但对规模化生产、质量控制及车规认证要求较高,国际Tier 1巨头仍占据主导:
光学镜头:核心技术包括光学设计、镜片打磨、镀膜工艺、模造玻璃技术等,技术壁垒较高,全球市场高度集中,中国企业已成为全球主导力量。核心代表企业包括舜宇光学(02382.HK)、联创电子(002036)、欧菲光(002456)、宇瞳光学(688307),这四家企业合计占据全球车载光学镜头市场72%的份额,其中舜宇光学市占率超30%,连续8年位居全球第一,产品覆盖全系列车载镜头,从1MP中低端镜头到8MP以上高端ADAS镜头,均实现量产;联创电子则聚焦ADAS高端镜头,是特斯拉Model 3/Y的核心镜头供应商;宇瞳光学则从消费电子镜头转型车载,凭借成本优势快速切入中低端市场。
摄像头模组封装:主要包括芯片贴装(COB/COF工艺)、镜头组装、调焦测试(AA主动对焦)、老化测试等环节,核心要求是保证模组的可靠性、一致性及车规适应性。国际代表企业有松下、法雷奥、麦格纳、大陆集团,这些企业凭借与整车厂的长期合作关系,占据全球模组市场60%以上的份额;国内代表企业有舜宇光学、欧菲光、丘钛科技(01478.HK)、德赛西威(002920),其中舜宇光学车载模组市占率国内第一,全球前三,产品覆盖前视、环视、舱内等全场景;欧菲光则凭借消费电子模组的规模化经验,实现车载模组成本优势,快速切入前装市场。
ISP芯片与串行器:ISP芯片主要负责图像优化,核心代表企业为ADI(亚德诺)、TI(德州仪器)、Mobileye、华为海思,其中ADI和TI主导车载ISP市场,Mobileye则在ISP与自动驾驶算法融合领域领先;串行器/解串器主要用于图像数据长距离传输,核心代表企业为ADI(GMSL协议)、TI(FPD-Link协议),国内华为HSMT协议正在崛起,逐步实现进口替代。
1.2.3 下游——系统集成与整车应用
下游环节是车载光学镜头及模组的需求终端,主要包括Tier 1系统集成商和整车厂,其中Tier 1负责将摄像头模组与算法、域控制器等集成,形成完整的感知系统,再供应给整车厂,是产业链中连接中游制造与下游整车应用的核心纽带:
Tier 1系统集成商:核心企业包括国际巨头和国内龙头,国际巨头有法雷奥(Valeo)、大陆集团(Continental)、博世(Bosch)、采埃孚(ZF)、麦格纳(Magna),这些企业凭借深厚的汽车电子技术积累、完善的供应链体系及与全球整车厂的长期合作关系,主导全球ADAS感知系统集成市场,其中法雷奥是全球车载摄像头模组及系统集成的龙头企业,市占率超15%;国内Tier 1龙头为德赛西威(002920)、华阳集团、豪恩汽电(301118),其中德赛西威具备“摄像头+算法+域控制器”一体化能力,是国内新势力车企的核心供应商,车载摄像头模组市占率国内领先。
整车厂:分为传统车企与新能源车企,构成车载光学镜头及模组的最终需求方,其中新能源车企因智能化程度高,单车摄像头搭载量显著高于传统燃油车,是行业增长的核心驱动力。传统车企代表包括丰田、大众、通用、比亚迪(传统+新能源)、长城、吉利等;新能源车企代表包括特斯拉、蔚来、小鹏、理想、华为问界、广汽埃安等,其中特斯拉、蔚来、理想等新势力车企,凭借“硬件预埋、软件OTA升级”的策略,单车摄像头搭载量普遍在8颗以上,推动高端车载摄像头需求增长。
2.1 智能驾驶渗透率提升与“智驾平权”趋势
自动驾驶技术从L2向L3/L4高阶演进,是车载光学镜头及模组需求增长的核心驱动力。随着人工智能、大数据、传感器技术的不断突破,自动驾驶技术逐步成熟,L2级辅助驾驶已成为中高端车型的标配,L3级自动驾驶逐步进入商业化试点阶段,而自动驾驶等级每提升一级,单车摄像头搭载量将实现阶梯式增长,同时对摄像头的像素、动态范围、可靠性等性能要求也显著提升。
根据中国汽车工业协会(中汽协)数据显示,2025年中国L2级辅助驾驶乘用车渗透率已达62.58%,较2024年的48.32%大幅提升14.26个百分点,其中新能源汽车L2级渗透率高达78.9%,显著高于燃油车的45.6%;预计2026年中国L2级辅助驾驶渗透率将突破70%,L3级渗透率将达到8%-10%,2030年L3级及以上高阶自动驾驶渗透率将突破30%。
更关键的是,2025年2月比亚迪发布“天神之眼”高阶智驾系统,将800万像素高清摄像头、激光雷达等高端感知硬件,下探至10万元级别车型(如比亚迪秦PLUS DM-i 2025款),标志着“智驾平权”时代正式开启。这一趋势的深远影响在于:一方面,智能驾驶从高端车型专属配置变为大众化标配,推动车载摄像头的搭载率快速提升,扩大市场基数;另一方面,车企为在激烈的市场竞争中保持优势,加速采用更高规格的摄像头方案(如800万像素、双目前视),推动车载光学镜头及模组的“量价齐升”。此外,百度Apollo、华为ADS 3.0等第三方智驾方案供应商,也在加速与自主车企合作,推动智驾功能下沉,进一步带动车载摄像头需求增长。
2.2 单车摄像头搭载量持续增加
随着自动驾驶等级提升,单车摄像头搭载量呈阶梯式增长,这是车载光学镜头及模组市场规模增长的核心支撑。自动驾驶等级越高,对车辆周边及车内的感知精度、覆盖范围要求越高,需要更多的摄像头协同工作,实现360°无死角感知,同时需要更高像素的摄像头实现远距离、小目标识别,因此单车摄像头搭载量与自动驾驶等级呈现正相关关系。
根据行业调研机构Yole Intelligence及国内汽车行业协会联合数据显示,不同自动驾驶等级车型的单车摄像头搭载量存在显著差异,具体如下:
L0-L1级车型(无辅助驾驶/基础辅助驾驶):主要配备后视摄像头,部分车型配备前视摄像头,单车搭载量为1-2颗,以1MP中低像素摄像头为主,主要用于倒车影像、前方碰撞预警等基础功能。
L2级车型(部分自动驾驶):需要实现车道保持、自动紧急制动、自适应巡航等功能,单车搭载量为4-6颗,通常包括1颗前视摄像头(2-5MP)、4颗环视摄像头(1MP)、1颗舱内DMS摄像头(1-2MP),部分高端L2级车型搭载量可达8颗。
L3级车型(条件自动驾驶):需要实现高速路段自动驾驶、自动变道等功能,对感知冗余要求提升,单车搭载量为8-12颗,通常包括2-3颗前视摄像头(8MP以上高清)、4颗环视摄像头、2-4颗侧视摄像头、1-2颗舱内摄像头,部分车型还会配备电子外后视镜摄像头。
L4/L5级车型(高度/完全自动驾驶):需要实现全场景自动驾驶,感知系统需具备极高的冗余性和可靠性,单车搭载量为12-18颗,包括多颗高清前视摄像头、环视摄像头、侧视摄像头、舱内摄像头,同时搭配红外热成像摄像头等多光谱设备,实现全天候、全场景感知。
从市场实际数据来看,2025年国内新车摄像头平均搭载量已达3.7颗,较2024年的3.2颗增长15.6%,其中新能源车型平均搭载量达4.2颗,显著高于燃油车的3.1颗;高端新能源车型的搭载量更高,特斯拉Model S、蔚来ET7、理想L9等车型已配备11-12颗摄像头,且均采用2MP以上中高像素方案,部分车型前视摄像头达到8MP高清规格。此外,车企普遍采用“硬件预埋、软件OTA升级”的策略,即使当前车型为L2级,也会预埋L3级所需的摄像头硬件,为后续智驾功能升级预留冗余,这也进一步推动了单车摄像头搭载量的提升。
2.3 政策法规驱动强制安装
全球主要汽车市场正通过出台强制性政策法规,推动车载摄像头的普及应用,将车载摄像头从“可选配置”逐步转向“强制标配”,为行业带来确定性增长空间。各国政策主要聚焦于车载安全功能,如自动紧急制动(AEB)、车道保持辅助(LKA)、驾驶员监控系统(DMS)等,而这些功能的实现均离不开车载摄像头的支撑,具体政策如下:
中国:工信部、国家市场监督管理总局等多部门2025年联合出台《智能网联汽车准入与召回管理新规》,明确要求企业详细申报车载摄像头等感知系统核心参数,加强对感知系统可靠性的监管;《智能网联汽车技术路线图2.0》明确提出,2025年L2级辅助驾驶系统成为乘用车标配,2030年L3级自动驾驶系统规模化应用,同时将AEB、LKA、DMS等功能列为强制性标准,要求所有新上市乘用车必须配备;此外,2023年7月实施的《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》,允许电子外后视镜(CMS)取代传统光学后视镜,进一步催生车载摄像头新增需求。
欧盟:欧盟General Safety Regulation(GSR II)法规于2024年正式实施,明确要求所有新上市乘用车必须配备ISA(智能车速辅助)和DMS(驾驶员监控系统),其中DMS系统需通过车载摄像头实现驾驶员疲劳、分心监测;GSR 2024法规进一步对车载摄像头的性能提出严格认证要求,包括高动态范围、抗杂光、极端环境适应性等,提升行业准入门槛;此外,欧盟NCAP(新车评价程序)将自动紧急制动、车道保持辅助等功能纳入五星安全评级体系,倒逼车企提升车载摄像头配置。
美国:美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)将自动紧急制动(AEB)、前方碰撞预警(FCW)、车道偏离预警(LDW)等功能纳入新车安全评级体系,要求2026年所有新上市乘用车必须配备AEB功能;同时,美国加州、纽约州等地区已出台法规,要求2027年起新上市乘用车必须配备DMS系统,进一步推动车载摄像头需求增长。
其他地区:日本、韩国、印度等国家也纷纷出台相关政策,推动车载摄像头的强制安装,其中日本要求2025年起新上市乘用车必须配备DMS系统和AEB系统,韩国则要求2026年起新上市乘用车必须配备360°全景泊车系统,这些政策的落地,将持续推动全球车载光学镜头及模组市场增长。
2.4 新能源汽车平台的技术适配性
新能源汽车与传统燃油车在电子电气架构上的根本差异,使其更适配智能驾驶系统需求,成为车载光学镜头及模组需求增长的核心载体。传统燃油车采用分布式电子电气架构,难以支撑多路摄像头数据的接入、传输与处理,而新能源汽车普遍采用集中式电子电气架构(域控制器/中央计算平台),能够高效整合感知、决策、执行等环节,为车载摄像头的大规模应用提供了技术支撑,具体优势如下:
电平衡优势:新能源汽车采用高压电池系统(通常为400V或800V),能够为车载摄像头、域控制器、激光雷达等多个感知设备提供稳定、充足的电力支持,避免传统燃油车因发电机功率不足,难以支撑多设备同时工作的问题,为单车搭载更多摄像头提供了基础。
集中式架构优势:新能源汽车普遍采用域控制器(如智驾域、座舱域)或中央计算平台,能够实现多路摄像头数据的集中接入、传输与处理,解决了传统分布式架构下数据传输延迟高、兼容性差的问题,提升了感知系统的响应速度与可靠性;同时,集中式架构便于摄像头与毫米波雷达、激光雷达等其他传感器的数据融合,提升自动驾驶决策的准确性。
OTA升级能力:新能源汽车具备完善的OTA(远程在线升级)能力,能够通过远程升级优化车载摄像头的成像算法、感知精度,充分发挥硬件潜力,无需更换硬件即可实现智驾功能升级,这也推动车企提前预埋更高规格的摄像头硬件,带动高端车载摄像头需求增长。
轻量化需求:新能源汽车对车身轻量化要求较高,车载摄像头相较于传统机械结构的感知设备(如机械后视镜),体积更小、重量更轻,能够有效降低车身重量,提升续航里程,这也是新能源车企优先采用多摄像头方案的重要原因。
根据行业调研数据显示,2024年全球电动汽车摄像头模组市场销售额达41.47亿美元,占全球车载摄像头模组市场的45.2%;预计2032年全球电动汽车摄像头模组市场销售额将增至136.1亿美元,2024-2032年期间年复合增长率达18.8%,显著高于整体汽车市场的12.3%增速;其中中国作为全球最大的新能源汽车市场,2025年新能源汽车车载摄像头模组销售额达18.7亿美元,占全球电动汽车市场的45.1%,成为全球增长的核心引擎。
2.5 消费电子技术迁移效应
智能手机、安防监控等消费电子领域的光学技术积累,正快速向车载领域迁移,显著降低了车载光学的研发门槛,加速了产业迭代进程,同时推动车载光学镜头及模组的性能提升与成本下降,这也是行业快速发展的重要驱动因素。消费电子领域的技术迁移主要体现在以下几个方面:
高像素技术迁移:智能手机领域已成熟的8MP、12MP、16MP高像素镜头技术,逐步应用于车载摄像头,尤其是ADAS前视摄像头,高像素技术的应用的能够提升摄像头的远距离探测能力和细节分辨能力,满足高阶自动驾驶对小目标识别的需求。目前,手机领域的高像素镜头制造工艺(如非球面镜片、镀膜工艺)已完全迁移至车载领域,舜宇光学、联创电子等企业均采用手机领域的成熟技术,实现车载8MP高像素镜头的规模化量产,成本较早期下降30%以上。
玻塑混合设计迁移:智能手机领域广泛采用的玻塑混合镜头设计(外露面玻璃镜片+内层塑料镜片),逐步应用于车载镜头,这种设计兼顾了光学性能与成本控制,玻璃镜片能够保证优异的热稳定性和透光率,塑料镜片则能够降低成本、便于成型,解决了传统全玻璃镜头成本过高、全塑料镜头热稳定性差的问题,目前已成为车载镜头的主流设计方案,占比达70%以上。
封装工艺迁移:消费电子领域成熟的COB(芯片直接贴装)、COF(芯片柔性贴装)封装工艺,已应用于车载摄像头模组,COB工艺能够将CIS芯片直接贴装在模组基板上,减少封装体积、提升散热性能,同时提升模组的可靠性,适配车载极端环境;目前,国内主流车载模组厂商(如欧菲光、丘钛科技)均采用COB工艺,良率已达到95%以上,与消费电子模组良率持平。
算法与芯片技术迁移:智能手机领域的AI图像识别算法(如人脸识别、目标检测),正快速迁移至车载场景,用于驾驶员监控、行人识别、交通标识识别等功能;同时,消费电子领域的ISP芯片技术也逐步迁移至车载领域,华为海思、高通等企业将手机ISP芯片技术优化后,应用于车载ISP芯片,提升车载摄像头的图像处理能力,降低芯片成本。
此外,消费电子领域的规模化生产经验,也为车载光学镜头及模组的成本控制提供了支撑。欧菲光、丘钛科技、宇瞳光学等企业,均从消费电子领域转型车载,将手机镜头、手机模组的规模化生产能力迁移至车载领域,通过批量采购原材料、优化生产流程,大幅降低了车载产品的生产成本,推动车载摄像头的普及应用。
3.1 高像素与高动态范围
随着自动驾驶算法对远距离小目标识别能力、细节分辨能力的要求不断提升,车载摄像头像素正从传统的200万、500万向800万甚至1200万、1600万规格快速演进,高像素已成为车载摄像头的核心发展趋势之一,同时高动态范围(HDR)技术作为提升极端光照条件下成像质量的关键,已成为中高端车载摄像头的标配。
800万像素摄像头作为当前高端ADAS前视摄像头的主流规格,相较于传统的200万、500万像素摄像头,具备显著的技术优势,具体如下:
探测距离显著提升:800万像素摄像头的探测距离可达200米以上,能够提前识别远距离的交通标识、行人、骑行者及障碍物,为自动驾驶决策系统预留充足的反应时间,尤其是在高速行驶场景下,能够有效提升自动驾驶的安全性;而200万像素摄像头的探测距离仅为80-100米,难以满足高阶自动驾驶的需求。
细节分辨能力更强:高像素能够捕捉更多的图像细节,如交通标识上的文字、行人的动作、车辆的车牌等,提升自动驾驶算法的识别精度,减少误识别、漏识别的情况,尤其是在复杂路况下,能够有效区分行人和非机动车,提升驾驶安全性。
感知冗余增强:高像素摄像头能够提供更丰富的图像信息,可与激光雷达、毫米波雷达形成互补,减少对激光雷达的依赖,支持纯视觉自动驾驶方案(如特斯拉);同时,高像素图像可通过裁剪、放大,实现多视场角的切换,替代多颗低像素摄像头,降低整车感知系统的成本。
目前,800万像素车载摄像头已实现规模化量产,舜宇光学、联创电子、欧菲光等企业均已实现800万像素镜头及模组的量产,供应特斯拉、蔚来、理想、比亚迪等主流车企;1200万像素车载摄像头已进入样品验证阶段,预计2026-2027年实现量产,主要应用于L3级及以上高阶自动驾驶车型的前视摄像头。
与此同时,高动态范围(HDR)技术已成为车载摄像头的基本要求。车载摄像头需应对隧道出入口、夜间强光、逆光、暴雨等极端光照场景,传统摄像头在这些场景下容易出现过曝、欠曝的情况,导致图像模糊、细节丢失,影响自动驾驶算法的识别效果。HDR技术通过同时采集不同曝光程度的图像,进行融合处理,能够兼顾亮部和暗部细节,提升图像的对比度和清晰度,目前140dB以上的HDR性能已成为前视摄像头的基本要求,高端前视摄像头的HDR性能可达150dB以上,能够有效应对各类极端光照场景。
3.2 车规可靠性与环境适应性
车载工作环境的严苛性,对车载光学镜头及模组提出了远高于消费电子的可靠性要求,车规级可靠性与环境适应性已成为车载光学产品的核心竞争力之一。车载摄像头需长期工作在-40℃至85℃的极端温度范围、振动冲击、灰尘、雨水等恶劣环境下,因此对镜头材质、封装工艺、结构设计等均提出了严格要求,具体如下:
极端温度适应性:车载摄像头需满足-40℃至85℃的极端温度循环工况,部分地区(如北方严寒地区、南方高温地区)的工作温度范围甚至可达-50℃至90℃,这就要求镜头镜片、模组外壳、胶粘剂等材料具备优异的热稳定性,避免因温度变化导致镜头焦点偏移、镜片开裂、模组密封失效等问题。在镜片材质选择上,玻璃镜片因热膨胀系数小、热稳定性优异,成为ADAS前视、侧视等核心摄像头的首选;而塑料镜片因热膨胀系数大,主要用于中低端环视、后视摄像头,且需通过特殊改性处理,提升热稳定性。
抗振动冲击能力:汽车行驶过程中会产生持续的振动,尤其是在颠簸路面、高速行驶场景下,振动冲击更为明显,车载摄像头需满足ISO 16750、GB/T 21437等车规标准,能够承受10-2000Hz的振动频率,避免镜头松动、CIS芯片脱落、线路接触不良等问题。为提升抗振动能力,镜头采用一体化结构设计,模组采用加固封装工艺,同时在镜头与模组、模组与车身之间增加缓冲结构,减少振动对产品性能的影响。
防尘防水性能:车载摄像头(尤其是车外摄像头)需具备优异的防尘防水性能,满足IP6K9K防护等级要求,能够有效防止灰尘、雨水、洗车水等进入模组内部,避免损坏内部元器件。为实现IP6K9K防护,模组采用密封胶密封,镜头采用防水镀膜工艺,同时在镜头表面增加疏水涂层,减少水珠附着,确保成像清晰。
抗杂光与鬼影抑制:车载场景下,夜间路灯、对向车辆灯光、隧道灯光等杂光容易进入镜头,产生鬼影、眩光等问题,影响图像清晰度和算法识别效果。为解决这一问题,企业通过优化镜头光学设计(如非球面镜片、多镜片组合)、采用高端镀膜工艺(如增透膜、防反射膜)、优化模组结构等方式,抑制杂光和鬼影,提升成像质量。舜宇光学采用的多层增透膜技术,能够将杂光反射率降低至0.5%以下,有效抑制鬼影和眩光。
在镜片材质的选择上,目前行业呈现“玻璃镜片为主、玻塑混合为辅”的趋势。玻璃镜片因热稳定性、透光率、耐磨性优异,主要用于ADAS前视、侧视等核心摄像头,占比约60%;玻塑混合镜头(外露面玻璃镜片+内层塑料镜片)兼顾光学性能与成本控制,主要用于环视、后视等中低端摄像头,占比约30%;全塑料镜头因成本低、易成型,主要用于低端后视摄像头,占比约10%。此外,模造玻璃技术作为提升玻璃镜片性能、降低成本的关键,已成为行业核心技术,舜宇光学的模造玻璃镜片良率达92%,领先日系对手12个百分点,大幅降低了高端玻璃镜头的生产成本。
3.3 多光谱融合与夜视增强
自动驾驶需要实现全天候、全场景感知,而传统可见光摄像头在夜间、雨雾、雾霾等恶劣天气条件下,成像质量会显著下降,难以满足感知需求。为解决这一问题,多光谱融合摄像头正加速普及,通过可见光与红外光、热成像等多光谱技术的融合,实现全天候全场景感知,提升自动驾驶的安全性,这也是车载光学技术的重要发展趋势之一。
红外热成像技术:红外热成像摄像头基于物体的热辐射成像,不依赖可见光,能够在完全黑暗、雨雾、雾霾、烟尘等恶劣环境下,清晰识别行人、车辆、障碍物等目标,探测距离远(可达300米以上),且能够通过温度差异区分目标类型(如行人和车辆),弥补可见光摄像头在极端环境下的感知短板。目前,红外热成像摄像头主要应用于高端车型的ADAS前视系统,如奔驰S级、宝马7系等,随着红外传感器成本下降,预计2028年将下探至中端车型,成为夜间驾驶安全的标配。
双光融合技术:将可见光摄像头与红外热成像摄像头的图像进行融合处理,结合可见光图像的细节丰富性和红外图像的全天候适应性,实现“白天靠可见光、夜间靠红外”的全天候感知,提升复杂环境下的目标识别精度。双光融合技术目前已应用于部分高端ADAS前视系统,如华为ADS 3.0系统,通过双光融合摄像头,实现夜间、雨雾天气下的精准感知,降低自动驾驶事故率。
近红外补光技术:主要用于舱内DMS/OMS摄像头,解决夜间舱内光线不足的问题,通过近红外补光灯照射驾驶员面部,实现驾驶员疲劳、分心的精准监测,同时避免补光对驾驶员造成干扰。目前,近红外补光技术已成为舱内摄像头的标配,补光波长通常为850nm或940nm,其中940nm波长补光更为隐蔽,不会对驾驶员造成视觉干扰,应用更为广泛。
此外,多光谱融合技术还在向更多场景延伸,如将可见光与紫外光融合,用于检测车辆玻璃裂纹、轮胎磨损等;将可见光与毫米波雷达融合,提升复杂路况下的目标识别精度。随着多光谱融合技术的不断成熟,车载摄像头将实现“全天候、全场景、高精度”的感知能力,为高阶自动驾驶提供有力支撑。
3.4 小型化与集成化
随着汽车电子电气架构向集中式演进,以及车身设计对轻量化、美观性的要求不断提升,车载摄像头正朝着小型化、集成化的方向发展,通过模块化、集成化设计,简化安装流程、降低整车集成成本,同时提升感知系统的可靠性和兼容性,这也是车载光学技术的核心发展趋势之一。
三目/多目前视模组:将不同视场角的多颗镜头(如长焦、中焦、广角)集成于单一模组,替代传统的多颗独立前视摄像头,简化整车安装、标定流程,降低安装成本;同时,多颗镜头协同工作,能够实现不同距离、不同视场角的全覆盖感知,提升前视系统的感知能力。目前,三目前视模组已应用于蔚来ET7、理想L9等高端车型,集成长焦(远距离探测)、中焦(中距离感知)、广角(近距离覆盖)三颗镜头,实现200米以上的全距离感知。
舱驾一体摄像头:将ADAS感知摄像头与舱内监控摄像头集成于单一模组,同时满足车辆周边感知与车内监控需求,减少模组数量、简化布线,降低整车成本。舱驾一体摄像头目前处于研发试点阶段,预计2026-2027年实现量产,主要应用于L3级及以上高阶自动驾驶车型,能够实现驾驶员监控与车辆周边感知的协同,提升自动驾驶的安全性。
卫星摄像头架构:采用“域控制器+卫星摄像头”的架构,摄像头通过串行器直接连接域控制器,简化整车布线,减少线束成本和重量;同时,卫星摄像头具备独立的图像处理能力,能够对图像进行初步优化后再传输至域控制器,提升感知系统的响应速度。目前,特斯拉Model 3/Y已采用卫星摄像头架构,将多个摄像头直接连接至智驾域控制器,简化了布线,提升了系统可靠性。
模组小型化设计:通过优化镜头结构、采用晶圆级光学(WLO)技术、缩小CIS芯片尺寸等方式,实现车载摄像头模组的小型化,使其能够适配更多安装位置(如电子外后视镜、车身狭小空间),同时降低车身重量,提升车辆美观性。目前,小型化模组的厚度已降至10mm以下,较传统模组(厚度15-20mm)体积缩小50%以上。
集成化趋势不仅降低了整车厂的系统集成成本,也提高了模组供应商的单车价值量。例如,三目前视模组的单车价值量约为传统单颗前视模组的2-3倍,舱驾一体摄像头的单车价值量约为独立ADAS摄像头与舱内摄像头的1.5倍,能够显著提升核心厂商的营收与利润水平。
3.5 WLO与晶圆级光学
晶圆级光学(WLO,Wafer Level Optics)技术作为一种新型光学制造技术,正在车载小型化应用场景中崭露头角,其通过半导体工艺批量制造微透镜阵列,能够大幅缩小镜头体积、降低组装成本,同时提升镜头的一致性和可靠性,是车载光学镜头小型化、集成化的核心技术之一。
WLO技术的核心优势的在于:采用半导体晶圆制造工艺,将多颗微透镜阵列同时制造在晶圆上,然后进行切割、封装,相较于传统的镜头制造工艺(单颗镜片打磨、组装),能够实现批量生产,大幅提升生产效率、降低制造成本;同时,WLO镜头的体积仅为传统镜头的1/3-1/2,能够满足车载小型化应用场景的需求;此外,WLO镜头的光学性能稳定,一致性好,能够提升车载摄像头的成像质量和可靠性。
目前,WLO技术在车载领域的应用主要集中在对体积敏感的场景,具体如下:
舱内DMS/OMS摄像头:舱内摄像头安装在仪表台或内后视镜处,对体积要求较高,WLO镜头能够大幅缩小模组体积,提升车身美观性,同时满足近红外补光、宽动态等性能要求,目前舜宇光学、水晶光电等企业已推出WLO舱内摄像头镜头,供应华为问界、蔚来等车企。
电子外后视镜(CMS)摄像头:电子外后视镜摄像头安装在车身翼子板处,体积越小,越便于安装和车身设计,WLO镜头能够满足电子外后视镜对体积、低延迟、高亮度的要求,目前已进入样品验证阶段,预计2027年实现规模化应用。
微型环视摄像头:用于车身狭小空间的环视摄像头,WLO镜头能够在保证成像质量的前提下,大幅缩小体积,适配更多安装位置,提升360°全景泊车系统的覆盖范围。
尽管WLO技术具备显著优势,但目前仍面临一些挑战:一是量产良率有待提升,WLO技术涉及半导体制造、光学设计等多个领域,工艺复杂度高,目前行业量产良率约为85%,低于传统镜头的95%以上;二是车规可靠性仍需验证,WLO镜头的热稳定性、抗振动能力等需经过长期车规测试,确保能够适应车载极端环境;三是成本仍较高,目前WLO镜头的成本较传统镜头高20%-30%,随着量产规模扩大和工艺优化,成本有望逐步下降。
随着晶圆级光学技术的不断成熟,以及车载小型化、集成化需求的持续提升,WLO技术在车载领域的渗透率有望逐步提升,预计2030年WLO车载镜头的市场份额将达到20%以上,成为车载光学镜头的重要发展方向。
4.1 全球市场规模与增长预测
车载摄像头市场正处于高速增长通道,受益于智能驾驶渗透率提升、单车摄像头搭载量增加、政策法规强制要求及新能源汽车放量等多重因素,全球车载光学镜头及模组市场规模持续高速增长,其中车载摄像头整体市场增速显著高于光学镜头细分市场,主要由于高像素摄像头、多光谱摄像头等高端产品的普及,推动模组价值量提升。
根据QYResearch、Yole Intelligence等权威机构调研数据,结合行业发展趋势,全球车载摄像头及光学镜头市场规模及增长预测如下:
4.1.1 整体车载摄像头市场
2024年全球车载摄像头市场收入约119.1亿美元,其中车载摄像头模组收入约91.7亿美元,占比77.0%;车载光学镜头收入约16.4亿美元,占比13.7%;其他配套元器件(如ISP、串行器)收入约11.0亿美元,占比9.3%。
预计2031年全球车载摄像头市场收入将达到398.3亿美元,2024-2031年期间年复合增长率(CAGR)为19.5%,其中L3级及以上高阶自动驾驶车型的摄像头需求贡献主要增长动力,占比将从2024年的15%提升至2031年的45%。
分区域来看,亚太地区是全球车载摄像头市场的核心增长极,2024年市场份额达52.3%,主要得益于中国、日本、韩国等国家新能源汽车的快速发展和智能驾驶渗透率的提升;北美地区市场份额为23.7%,欧洲地区为18.5%,其他地区为5.5%;预计2031年亚太地区市场份额将提升至58.2%,持续领跑全球。
4.1.2 车载光学镜头细分市场
2024年全球车载光学镜头市场规模约118.6亿元人民币(约16.4亿美元),其中ADAS前视镜头占比最高,达42.3%,主要由于前视镜头对像素、光学性能要求高,价值量高;环视镜头占比27.5%,舱内镜头占比15.2%,侧视/后视镜头占比15.0%。
预计2031年全球车载光学镜头市场规模将接近231亿元人民币,2024-2031年期间年复合增长率(CAGR)为10.0%,增速略低于整体车载摄像头市场,主要由于镜头成本随规模化生产逐步下降,而模组市场受高像素、多光谱等技术驱动,价值量提升更快。
文章来源:Z-HNU投研
投稿请联系:kelly.liao@cioe.cn
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