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汽車智能化提升車載鏡頭需求,短期內將以單鏡頭為主

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2018 03 08

星期四

來源:pixabay

原題目:汽車智能化提升拉動車載鏡頭需求 短期內將以單鏡頭為主

先進駕駛輔助系統(ADAS)快速發展,帶動大量車用感測器需求,鴻海旗下鴻騰精密宣布,將與夏普共同投資30.22億日圓成立子公司,主要業務為車載鏡頭與電子鏡之開發、設計、製造與營銷。

兩者合作系由夏普旗下康達智(Kantatsu)提供鏡頭相關技術,結合鴻海轉投資光學模具廠中揚光電,與光學鏡頭廠紘立光電之資源,以助鴻海布局車用鏡頭市場。


高端車輛智能化程度提升,中低端車款因應ADAS法規,皆將拉動車載鏡頭需求

汽車安全系統從早期被動式安全朝向主動式安全發展,同時,主動式安全系統也開始與傳動系統、煞車系統等相結合,從僅提供預警到介入車身控制,並朝向自動駕駛的方向發展。ADAS在此趨勢下,將扮演幫助車輛了解自身所處環境,進而提供人類駕駛員輔助角色,ADAS為諸多次系統的統稱,每一個次系統的運作模式皆為感知、分析與決策、執行。

ADAS環境感測器配置與主要功能(source:拓墣產業研究院)

在感測階段,不同次系統採用的感測方案也有所不同,在外部環境感知部份,車載鏡頭、毫米波雷達與超音波雷達為較常見方案,其中毫米波雷達受天氣影響程度低,在ADAS導入前裝市場初期為主流的感測方案,其主要用於測距與障礙物偵測,並不具備行人辨識、車側感知、道路標線與交通號誌辨識等能力。

與此同時,影像識別演算法的突破與影像處理晶元能力的提升,使得基於鏡頭的感測方案逐漸被車廠接受,結合鏡頭與毫米波雷達的感測融合(Sensor fusion)亦漸成為ADAS的主流解決方案。

目前具備ADAS功能的量產車,平均1台將搭載4~8顆鏡頭,隨著汽車智能化程度提升,高端車款搭載之鏡頭數亦將有所增加;在中低端車款部份,因美、歐、日等國陸續將FCW、LDW、AEB、BSD等需要採用車載鏡頭的次系統,列入新車評價指標或頒布法規強制搭載,故法規面的推進,亦將帶動車載鏡頭往中低端車款滲透,屆時車載鏡頭之需求還將往上攀升。


前置鏡頭為ADAS主要感測信息來源,短期內將以單鏡頭為主

依據放置位置,可將車載鏡頭分為前視、後視、側視與車內,觀察目前導入程度較高的ADAS次系統中,以前視鏡頭的使用頻率最高,包括前碰撞預警系統(FCW)、自動緊急煞車系統(AEB)、車道偏離警示系統(LDW)、行人碰撞警示系統(PCW)、自動巡航系統(ACC)、交通標誌識別系統(TSR)與車道維持系統(LKS)皆需透過前視鏡頭的感知信息進行分析與決策。

前視鏡頭又可再分為單鏡頭、雙鏡頭與多鏡頭方案,Mobileye系以鏡頭為主的ADAS解決方案提供商,在2016年之前,Mobileye提出之方案皆系以單鏡頭為主,單鏡頭主要系透過圖像的大小變化計算出與障礙物間的距離,並進行識別與分類,然單鏡頭對於立體或大面積或不完整物體等漏檢率較高,故2016年開始,可看到BMW 7 Series與5 Series、Mercedes Benz S Class等車款皆開始採用雙鏡頭的解決方案,Volkswagen、Toyota、Nissan的實驗車款也都開始進行雙鏡頭方案的測試。

雙眼鏡頭基本上就是模擬人類視覺,故基本上兩個鏡頭的量測方案要一模一樣,若有差異存在,將使得量測精準度降低,但就目前要達到兩個鏡頭間的誤差低於1%,則需耗費相當大的成本,無論是鏡頭生產方還是車廠,都將面臨成本的挑戰或產品不良率等問題。

此外,前視鏡頭基本上採用定焦鏡頭,然定焦鏡頭將存在感測視角與距離之間的矛盾,也就是說當鏡頭的視角越大,所能感測的距離就會愈短,為解決此問題,開始有車廠提出多鏡頭方案的概念。

多鏡頭有望處理不同距離下,識別清晰度的問題,但成本、體積等因素也較單鏡頭提升;在影像數據處理的要求上,多鏡頭的難度也較大,對於處理晶元和硬體可靠的要求都會有所提升,故就短期來看,單鏡頭仍將是車載鏡頭方案的主流。


非球面模造玻璃鏡片技術門檻高,成為廠商切入車載鏡頭核心優勢

與手機鏡頭相比,車載鏡頭更強調可靠性與穩定性,包括如何抑制低照度時發出的雜訊,以及機身的散熱性、抗電磁干擾、防水防塵、抗震能力等,同時車載鏡頭作為汽車安全系統的一環,如何在供電系統暫時斷電時,仍可靠的工作是目前對於車載鏡頭的特規要求。

其中,車載鏡頭在鏡片材質的選擇上系以非球面玻璃為主,因相較於塑膠鏡片,非球面玻璃鏡片具備較佳的透光率、工作溫度範圍較廣,耐刮度也較佳。非球面玻璃鏡片的加工技術主要分為3種。

第一種系超精密加工,包括鑽石切削(SPDT)、鑽石輪磨、電解拋光等皆屬之,主要用於超高精密度的鏡片製造;第二種系光學機械加工,包括傳統研磨拋光、CNC研磨拋光等,上述兩種製造方式皆需透過人工磨製,在工時長且產能有限的情況下,成本高昂;第三種模具制壓技術則是目前非球面玻璃鏡片的主流,又稱為模造技術,相較於上述需透過人工磨製的方式,此技術在程序上較為簡化也較符合經濟效益,但模造技術門檻較高。

目前擁有此技術且打入車廠的廠商並不多,包括豪雅、朝日(Asahi)、亞光、佳凌等,即便車用鏡頭龍頭廠商舜宇光學,所採用之非球面模造玻璃鏡片亦是對外採購。

故就鴻海布局來看,中揚光電主要產品為塑膠鏡片模具,模造玻璃設備佔比仍低,未來得否掌握非球面模造玻璃技術仍待觀察;加之,紘立光電目前系以後裝市場為主,若要打入前裝仍有車規的驗證門檻待克服。

來源:拓墣產業研究院

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