精密光學鏡頭市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景

精密光學鏡頭市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景光學鏡頭產(chǎn)業(yè)概覽（一）光學鏡頭產(chǎn)業(yè)鏈光學鏡頭屬于光電產(chǎn)業(yè)鏈的重要部分。其中上游產(chǎn)業(yè)鏈由光學玻璃、光學塑料等光學原材料供應商和鏡片、濾光片等光學元件供應商組成。光學鏡頭及鏡頭模組是光學成像系統(tǒng)中的核心組成部分，其通過光學折射原理將需拍攝的景物聚焦到圖像傳感器芯片上，實現(xiàn)光學成像。作為產(chǎn)業(yè)鏈中游，光學鏡頭是光電技術(shù)結(jié)合最緊密的部分，是制造各種光電產(chǎn)品、光學儀器的核心，需要根據(jù)下游不同應用領域的差異化需求進行研發(fā)、設計和生產(chǎn)，具備較高的技術(shù)門檻。下游為光電技術(shù)與視頻監(jiān)控、人工智能、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)檢測、智能車載、激光顯示等領域結(jié)合而成的各類產(chǎn)品，應用領域廣泛。隨著光電子技術(shù)以及移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)快速發(fā)展，作為重要信息輸入端口的光學鏡頭，應用范圍從傳統(tǒng)的相機、光學顯微鏡、望遠鏡等領域向視頻監(jiān)控、智能手機等領域充分滲透，并不斷拓展到機器視覺、自動駕駛、人工智能、生物識別、物聯(lián)網(wǎng)等熱門應用領域。光學鏡頭設計及精密制造技術(shù)、光學材料開發(fā)及光學元件加工技術(shù)的不斷進步使光學鏡頭在功能和性能方面得到快速發(fā)展，成為智慧城市、智慧交通、智能制造、航空航天、空間探測、遙感觀測、半導體制造、生物醫(yī)療等關(guān)鍵領域發(fā)展的重要支撐。（二）光學鏡頭全球產(chǎn)業(yè)布局德國：德國的光學產(chǎn)業(yè)基礎雄厚，光學鏡頭研究與制造具有悠久的歷史與傳統(tǒng)，造就了徠卡（Leica）和卡爾?蔡司（CarlZeiss）等行業(yè)巨頭，蔡司鏡頭和徠卡相機至今仍代表了世界光學設計、加工和相機制造技術(shù)的最高水準。日本：日本光學產(chǎn)業(yè)自二十世紀五十年代以來后發(fā)展迅猛，依靠產(chǎn)品的性價比優(yōu)勢逐漸占據(jù)了市場主導，其主要生產(chǎn)企業(yè)有日本佳能（Canon）、日本尼康（Nikon）、日本富士（Fuji）、日本奧林巴斯（Olympus）、日本騰龍（Tarmon）等。隨著中國等其他國家光學產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，日本逐漸退出勞動密集、附加值較低的低端光學產(chǎn)品加工制造業(yè)務，除少量高精密的光學元組件的設計、加工外，重點向光學材料開發(fā)、光學檢測設備和檢測技術(shù)研發(fā)、光學加工和鍍膜設備制造等方面發(fā)展，成為主要的光學材料、精密檢測及加工設備輸出國之一。中國臺灣地區(qū)：伴隨著發(fā)達國家光學產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整過程，中國臺灣地區(qū)憑借其地域和貿(mào)易優(yōu)勢，積極與國際企業(yè)合作，成為日本等發(fā)達國家逐步退出光學元組件加工制造領域后主要的技術(shù)和市場承接者，培育出了以大立光、亞洲光學、揚明光學、今國光學等為代表的光學企業(yè)集群。中國大陸：得益于巨大的下游市場需求、較低的制造成本以及技術(shù)的快速發(fā)展，日本、德國、中國臺灣等國家/地區(qū)的光學產(chǎn)業(yè)加緊向中國大陸轉(zhuǎn)移。在積極承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的同時，國內(nèi)企業(yè)不斷加大研發(fā)投入，主動參與國際競爭，培育出了一批技術(shù)先進、定制開發(fā)能力強、產(chǎn)品質(zhì)量控制能力優(yōu)秀的光學鏡頭制造企業(yè)，行業(yè)發(fā)展明顯提速，在理論研究、技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)制造等方面逐漸縮小與國際先進水平的差距。但因起步較晚，中國大陸的光學產(chǎn)業(yè)尚在發(fā)展完善中并在產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)呈現(xiàn)不同的國產(chǎn)化程度，具體體現(xiàn)在：①光學組件：數(shù)字安防、車載等領域的鏡頭、模組設計及制造逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，但機器視覺、激光電視等新興領域仍由國外廠商占據(jù)較大市場份額；②光學元件：玻璃球面鏡片市場已充分國產(chǎn)化，但在加工工藝難度更高的非球面鏡片、自由曲面鏡片等光學元件市場仍由國外廠商主導，國內(nèi)廠商積極進行技術(shù)研究、參與市場競爭；③光學材料：光學玻璃、光學塑料等主要由國外廠商供應，部分國內(nèi)廠商參與競爭。（三）光學鏡頭類別光學鏡頭具備多維分類方式，按照焦距是否可變劃分為變焦鏡頭和定焦鏡頭，按照鏡片材質(zhì)不同可劃分為玻璃鏡頭、塑料鏡頭、玻塑混合鏡頭，不同類別鏡頭具備不同特點。1、光學鏡頭按照焦距是否可變分類光學鏡頭的焦距決定了其拍攝范圍，光學鏡頭根據(jù)焦距是否可變劃分為變焦鏡頭和定焦鏡頭，定焦鏡頭焦距唯一，為固定值，變焦鏡頭焦距可變，為一段范圍，其中變焦倍率為其最長焦距與最短焦距的比值，代表焦距變化范圍的大小。定焦鏡頭及不同倍率的變焦鏡頭因具備不同的優(yōu)缺點而擁有不同的應用場景。相較定焦鏡頭，變焦鏡頭的焦距為一段區(qū)間，一顆鏡頭即能覆蓋多顆不同焦距定焦鏡頭的拍攝范圍，實現(xiàn)不同距離及視場角的自由切換，尤其在拍攝對象為動態(tài)或被攝物體位于較遠距離時，鏡頭可以在不損失畫面清晰度的前提下通過光學變焦實現(xiàn)對拍攝對象的快速跟蹤及高清畫面的捕捉，具備較大優(yōu)勢及應用前景。但由于變焦鏡頭結(jié)構(gòu)復雜，相對運動的光學元件較多，通常由多枚光學鏡片組合，依靠機械結(jié)構(gòu)保證光學鏡片位置，通過電路控制實現(xiàn)光學鏡片的移動，以滿足不同距離下的成像需求，融合光學、機械、電子等多學科技術(shù)，設計過程需考慮鏡片移動過程中各個焦距的性能情況，并保證各焦距下的成像質(zhì)量、解像力、畸變等多項參數(shù)的一致性，技術(shù)門檻極高，且變焦倍率越大，技術(shù)難度越高。因其極高的設計及加工難度，變焦鏡頭早期停留在理論研究及小范圍應用階段。21世紀以來，隨著光學設計技術(shù)、光學冷加工技術(shù)、精密機械加工技術(shù)的發(fā)展，變焦鏡頭進入快速發(fā)展時期，幾乎所有之前定焦鏡頭出現(xiàn)的領域，都有變焦鏡頭替代的身影，包括相機鏡頭、電影鏡頭、安防鏡頭、手機鏡頭、無人機鏡頭、視訊會議鏡頭等。盡管如此，變焦鏡頭若要與定焦鏡頭的解像力、成像質(zhì)量等規(guī)格指標達到相同水平仍具備極高技術(shù)難度，即使在每個焦距下均實現(xiàn)與定焦鏡頭相同的成像質(zhì)量，也會因其需要更多的鏡片實現(xiàn)變焦功能而致使鏡頭整體體積龐大、重量較重。因其設計難度、體積重量、制造成本等因素，變焦鏡頭在下游終端的應用仍具有較大突破空間。在對成像畫質(zhì)要求極為嚴苛的領域，如半導體檢測、電影拍攝、醫(yī)療檢測等，或?qū)w積、重量及規(guī)模制造要求較高的領域如無人機、車載、手機、智能家居、AR/VR鏡頭等，目前仍更多使用定焦鏡頭。未來隨著多組元聯(lián)動式變焦光學系統(tǒng)設計、玻塑混合光學系統(tǒng)設計等技術(shù)的進一步發(fā)展，在保證成像質(zhì)量的情況下，變焦鏡頭體積進一步縮小、成本進一步降低，預計會帶來更大的市場空間。2、光學鏡頭按照光學鏡片材質(zhì)分類光學鏡頭根據(jù)使用的鏡片材質(zhì)不同可分為玻璃鏡頭、塑料鏡頭、玻璃塑料混合鏡頭（簡稱玻塑混合鏡頭）。由于不同材質(zhì)鏡片在材料特性、加工工藝、透光率等方面存在較大差異，因此最終的適用范圍也不同：塑料鏡片具有重量輕、體積小、可塑性強且量產(chǎn)能力高等特點，廣泛應用于對體積要求嚴苛并追求大規(guī)模量產(chǎn)的鏡頭設計、生產(chǎn)中，如智能手機鏡頭；玻璃鏡片透光率高、耐熱性好，但對模造技術(shù)、鍍膜工藝、精密加工等方面具有較高的要求，量產(chǎn)能力低，應用于對光學性能或使用環(huán)境要求較高的領域，如單反相機、安防視頻監(jiān)控、機器視覺等；玻塑混合鏡頭結(jié)合了兩者的特點，具備小型輕量化的特點并良好地平衡了光學性能及規(guī)模量產(chǎn)能力，應用范圍較以上鏡頭更為廣泛，工藝難度較高。隨著光學設計及上游光學冷加工技術(shù)的不斷進步，光學鏡頭正呈現(xiàn)多材質(zhì)鏡片融合使用的趨勢，如原先采用全塑設計的手機鏡頭為提升畫質(zhì)正逐步使用少量玻璃鏡片替換塑料鏡片，原先采用全玻設計的安防鏡頭、車載鏡頭、無人機鏡頭等為提升小型化性能、量產(chǎn)能力等也在向玻塑混合光學系統(tǒng)設計技術(shù)突破，預計玻塑混合鏡頭未來具備較大市場空間及應用前景。光學鏡頭面臨的機遇與挑戰(zhàn)（一）光學鏡頭面臨的機遇1、下游行業(yè)應用前景廣闊，未來光學鏡頭市場需求仍將持續(xù)快速增長廣泛穩(wěn)定的市場需求為光學鏡頭行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展提供了有力保證。隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和人們生活水平的提高，以及光電子、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速進步，來自數(shù)字安防領域?qū)τ诠鈱W鏡頭的需求保持穩(wěn)定增長并不斷拓寬行業(yè)外延、深化應用，同時無人機、視訊會議、智能家居、車載、AR/VR等新興領域的興起也將極大的促進光學鏡頭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2、受相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策支持推動，光學鏡頭市場穩(wěn)定可期光學鏡頭作為視頻圖像信息的入?？?，直接決定了可拍攝的視野角度、成像范圍、低照成像能力、畫面清晰度、畫面畸變等，對信息采集的完整性、準確性及豐富性起著關(guān)鍵性作用，是信息化世界的眼睛，是國家戰(zhàn)略提出的人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)、智慧城市、智慧物聯(lián)（AIoT）、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的實現(xiàn)基礎。光學鏡頭產(chǎn)業(yè)充分體現(xiàn)了光學設計、高端精密制造等現(xiàn)代技術(shù)，屬于國家鼓勵和支持發(fā)展的行業(yè)領域，受到國家及各地政府的政策支持，市場穩(wěn)定可期。（二）光學鏡頭面臨的挑戰(zhàn)1、光學鏡頭行業(yè)技術(shù)更新升級較快，對企業(yè)研發(fā)投入要求較高近年來，光學鏡頭行業(yè)技術(shù)升級更新快速，對企業(yè)研發(fā)投入要求較高。光學鏡頭設計與制造技術(shù)需要企業(yè)長期的專業(yè)知識積累及研發(fā)投入，由于我國光學行業(yè)發(fā)展較晚，國內(nèi)企業(yè)在高端光學鏡頭的核心技術(shù)方面與國外尚有一定差距。而隨著國外先進技術(shù)外溢效應減弱，以及下游領域?qū)︾R頭產(chǎn)品技術(shù)標準要求的快速提高，國內(nèi)企業(yè)正面臨新產(chǎn)品新技術(shù)快速升級、開發(fā)周期短、標準要求更高等方面的挑戰(zhàn)。2、光學鏡頭專業(yè)技術(shù)人才缺乏光學鏡頭是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，在研發(fā)過程中，需掌握并運用光學、機械、電子等多領域?qū)I(yè)知識，制造過程的加工精度要求、生產(chǎn)效率等對工藝技術(shù)的掌握也具有較高要求，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需依靠技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新來支撐。同時，光學鏡頭需要根據(jù)下游不同應用領域需求進行開發(fā)、生產(chǎn)，才可發(fā)揮其作用。因此，光學鏡頭開發(fā)、生產(chǎn)過程中，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才不僅需具備多領域行業(yè)知識，還要理解下游應用領域的理論知識和技術(shù)，對專業(yè)技術(shù)人才的要求較高。目前中國的光學鏡頭企業(yè)從業(yè)人員中，技術(shù)人員的配套系統(tǒng)還未完善，存在人才供需問題。隨著中國積極倡導中國制造業(yè)向智慧化、數(shù)字化發(fā)展，這一趨勢使得各行業(yè)對專業(yè)技術(shù)人員的需求不斷攀升，導致人才供需失衡的矛盾正日益凸顯，若相應技術(shù)人才不足，將導致行業(yè)技術(shù)無法創(chuàng)新，行業(yè)的研發(fā)水平難以提高。光學鏡頭新型光學元件被不斷采用隨著光學鏡頭設計技術(shù)的不斷進步、幾何光學的發(fā)展，除了傳統(tǒng)單一光軸的光路設計，折射透鏡、棱鏡和反射鏡等新型光學元件被廣泛應用于各類光學鏡頭的設計中，可以有效利用空間體積的重構(gòu)來減少光學鏡頭在特定方向上的尺寸或?qū)崿F(xiàn)特殊的光路設計，如潛望式手機變焦鏡頭設計、反射式超短焦投影鏡頭設計等，正逐漸成為光學行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)熱點之一。同時，微透鏡陣列、全息透鏡、衍射光學元件等新型光學元組件應用逐步增加，給光學鏡頭設計及應用帶來了更多的可能性。光學鏡頭行業(yè)發(fā)展歷程光學鏡頭行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料環(huán)節(jié)，主要包括光學塑膠、光學玻璃等；中游為光學鏡頭生產(chǎn)供應環(huán)節(jié)；下游主要應用于手機、攝像機、光學儀器、車載攝像頭模組、安防監(jiān)控設備、機器視覺、VR/AR設備等領域。智能手機是光學鏡頭主要下游應用領域之一，隨著近年來我國智能手機的不斷普及，使得我國智能手機市場逐漸趨于飽和，市場需求主要為必要的替換需求，使得我國智能手機出貨量呈下降趨勢。2021年受5G升級的影響，智能手機出貨量有所增長，達3．4億臺，同比增長13．3%。光學鏡頭行業(yè)規(guī)模光學鏡頭作為視頻、圖像信息的入?？冢瑢π畔⒉杉馁|(zhì)量起著關(guān)鍵性作用，是人工智能（AI）和信息化世界的眼睛，是國家戰(zhàn)略提出的人工智能、大數(shù)據(jù)、智慧城市、智慧物聯(lián)（AIoT）、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的實現(xiàn)基礎。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，自動駕駛、智慧城市、智能制造等終端應用領域的不斷深化，作為信息系統(tǒng)最前端的光電感知核心器件，光學鏡頭將深入應用到社會的各個角落，全面服務經(jīng)濟社會發(fā)展。根據(jù)中國光學光電子行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2020年度中國光學元器件行業(yè)發(fā)展概況》統(tǒng)計，中國的光學元器件市場近十年取得蓬勃發(fā)展，市場規(guī)模擴大了10倍以上，2020年中國光學元器件市場規(guī)模為1，400億元（含光學元件、光學鏡頭及鏡頭模組）。未來也將在推動各行業(yè)信息化、智能化建設，滿足國家整體安全防控體系建設需求及促進文化與科技領域深度融合等方面發(fā)揮重要作用。光學鏡頭變焦光學系統(tǒng)設計技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展二十世紀初，美國光學專家Allen?Mann首次采用物像交換原理成功設計出了世界上第一款真正意義上的變焦距鏡頭（美國專利U．S．P．696788）。但初期由于計算機技術(shù)的落后和光學冷加工、鍍膜技術(shù)的不完善，使得變焦光學系統(tǒng)設計技術(shù)的實際應用受到較大限制，仍處于研究階段。1932年德國光學專家赫爾穆特專門為西門子設計了一款焦距25-80mm，變焦倍率3．2倍的變焦鏡頭。該鏡頭中由變焦群組和聚焦群組（群組指由光學鏡片組成的光學元組件）分別獨