智能投影镜头产业市场前瞻

智能投影镜头产业市场前瞻光学镜头面临的机遇与挑战（一）光学镜头面临的机遇1、下游行业应用前景广阔，未来光学镜头市场需求仍将持续快速增长广泛稳定的市场需求为光学镜头行业的稳步发展提供了有力保证。随着社会经济的持续发展和人们生活水平的提高，以及光电子、移动互联网、物联网等技术的快速进步，来自数字安防领域对于光学镜头的需求保持稳定增长并不断拓宽行业外延、深化应用，同时无人机、视讯会议、智能家居、车载、AR/VR等新兴领域的兴起也将极大的促进光学镜头产业的发展。2、受相关产业政策支持推动，光学镜头市场稳定可期光学镜头作为视频图像信息的入海口，直接决定了可拍摄的视野角度、成像范围、低照成像能力、画面清晰度、画面畸变等，对信息采集的完整性、准确性及丰富性起着关键性作用，是信息化世界的眼睛，是国家战略提出的人工智能（AI）、大数据、智慧城市、智慧物联（AIoT）、数字经济发展的实现基础。光学镜头产业充分体现了光学设计、高端精密制造等现代技术，属于国家鼓励和支持发展的行业领域，受到国家及各地政府的政策支持，市场稳定可期。（二）光学镜头面临的挑战1、光学镜头行业技术更新升级较快，对企业研发投入要求较高近年来，光学镜头行业技术升级更新快速，对企业研发投入要求较高。光学镜头设计与制造技术需要企业长期的专业知识积累及研发投入，由于我国光学行业发展较晚，国内企业在高端光学镜头的核心技术方面与国外尚有一定差距。而随着国外先进技术外溢效应减弱，以及下游领域对镜头产品技术标准要求的快速提高，国内企业正面临新产品新技术快速升级、开发周期短、标准要求更高等方面的挑战。2、光学镜头专业技术人才缺乏光学镜头是技术密集型产业，在研发过程中，需掌握并运用光学、机械、电子等多领域专业知识，制造过程的加工精度要求、生产效率等对工艺技术的掌握也具有较高要求，产业的发展需依靠技术持续创新来支撑。同时，光学镜头需要根据下游不同应用领域需求进行开发、生产，才可发挥其作用。因此，光学镜头开发、生产过程中，相关专业技术人才不仅需具备多领域行业知识，还要理解下游应用领域的理论知识和技术，对专业技术人才的要求较高。目前中国的光学镜头企业从业人员中，技术人员的配套系统还未完善，存在人才供需问题。随着中国积极倡导中国制造业向智慧化、数字化发展，这一趋势使得各行业对专业技术人员的需求不断攀升，导致人才供需失衡的矛盾正日益凸显，若相应技术人才不足，将导致行业技术无法创新，行业的研发水平难以提高。多学科技术推动光学镜头发展光学镜头的设计及制造是一项融合光机电算为一体的复杂系统工程，除光学相关技术外，机械、电子和软件等多学科技术支撑行业不断发展、推动行业进步。以变焦镜头的驱动控制为例，变焦镜头的焦距变化是通过镜头内的一个或多个群组沿光轴方向的位置移动来实现的，如何合理地移动镜片群组，并保持必要的精度是除光学设计外，变焦镜头面临的另一个难题。最初诞生的变焦镜头形态为手动变焦镜头，这种镜头在变焦和聚焦时需要手动操作，控制精度较差，应用受到限制。随着驱动技术的进步，电动变焦镜头采用马达配合齿轮减速箱的方式替代人工控制凸轮外环，一定程度上解决了手动操作的麻烦，提升了群组驱动控制的精度，但电动变焦镜头在驱动控制上仍存在不便：A、由于齿轮箱与凸轮结构是多点接触，在频繁驱动过程中容易磨损，造成控制精度的下降，驱动寿命仅数十万次，当进入需要高频率变焦、聚焦的AI时代，过低的马达寿命影响了镜头整体使用寿命；B、驱动控制未实现闭环，群组移动无位置信息的反馈，群组定位精确性较差；C、凸轮结构决定了整个镜筒必须包含移动群组、凸轮轨迹槽、镜筒外壳等多层结构，造成镜头外径和尺寸较大；D、受制于精密加工的工艺极限，凸轮结构难以支持复杂的组合曲线轨迹，且随着镜片群组尺寸的增大，结构精度就越难保证对复杂多组元联动式光学系统的兼容。为了打破上述困境，镜头工业在驱动技术、精密加工技术、定位控制技术等方面展开了大量研究工作，变焦镜头驱动技术演进，产生了一种全新的变焦镜头形态一体式驱动技术。这一技术通过支架及步进马达的配合形式来驱动群组位移，利用高精度的光耦传感器辅助进行群组定位，形成群组移动的闭环控制。采用一体式驱动技术方案的一体机自动变焦AF镜头（简称一体机镜头）相较同规格的电动变焦镜头，具备小体积、高寿命、高精度、快速变焦、自动聚焦等特点，真正实现变焦过程的全程清晰，极大地拓宽了变焦镜头的应用领域。从手动变焦到电动变焦再到一体式驱动，机械设计、电子及软件控制技术的发展正推动光学镜头的发展。随着AI识别等智能化应用对高速捕捉画面的需求增加，镜头高速精准驱动控制技术仍有较大突破空间，以不断助力镜头实现快速精准变焦、快速自动聚焦性能，满足下游智能化应用需求。各类材质镜片搭配使用提高光学镜头性能随着人们对成像理论的理解越来越深刻，产品开发应用经验越来越丰富，在光学镜头设计中，对镜片材质、特性的选择及搭配愈发多样化。例如使用玻璃镜片与塑料镜片的组合来实现成像质量、光学镜头整体体积、重量及规模量产能力之间的平衡，推动了镜头的规模应用；使用具备不同色散特性的镜片材料组合来消除成像色差，实现可见光、红外光、紫外光等不同波长光线的成像，进一步拓宽镜头应用领域；使用具备不同线膨胀系数的镜片搭配组合，抵消温度带来的影响，大幅提升镜头的可靠性、拓展使用场景。光学镜头中国现状光学镜头作为光学成像系统中的重要核心组成部分，是机器视觉系统中不可缺少的部件，随着近年来我国手机、机器视觉、智能安防等行业下游领域的快速发展，行业需求随之不断增长，推动我国光学镜头行业市场规模稳定增长。据资料显示，2021年我国光学镜头行业市场规模为140．4亿元，同比增长10%。从行业市场结构来看，手机和车载摄像头是我国光学镜头最主要的细分市场，2021年我国光学镜头市场规模中，手机镜头市场占比为64．84%；车载镜头占比为18．68%。从行业产销量情况来看，随着行业规模的不断扩张，我国光学镜头产销量也随之稳步增长。据资料显示，2021年我国光学镜头产量为16．25亿颗，同比增长10．5%；销量为14．16亿颗，同比增长11%。光学行业是传统光学制造业与现代信息技术相结合的产物，并受下游应用领域产业政策的影响。一方面，精密光学技术和产品是当今前沿科技发展不可或缺的关键环节，政策对促进我国光学行业的科研创新及产业化提供了强有力的支持；另一方面，政策的支持有利于下游视频监控、影像识别、生物医疗、车载光学以及工业激光、光通信等行业的发展，扩大了精密光学产品的市场需求。从行业技术专利来看，随着近年来我国光学镜头行业的快速发展，行业相关专利数量也随之不断增长。据资料显示，2021年我国光学镜头相关专利申请数量为1363件，同比下降25．7%。光学镜头类别光学镜头具备多维分类方式，按照焦距是否可变划分为变焦镜头和定焦镜头，按照镜片材质不同可划分为玻璃镜头、塑料镜头、玻塑混合镜头，不同类别镜头具备不同特点。光学镜头的焦距决定了其拍摄范围，光学镜头根据焦距是否可变划分为变焦镜头和定焦镜头，定焦镜头焦距唯一，为固定值，变焦镜头焦距可变，为一段范围，其中变焦倍率为其最长焦距与最短焦距的比值，代表焦距变化范围的大小。定焦镜头及不同倍率的变焦镜头因具备不同的优缺点而拥有不同的应用场景。相较定焦镜头，变焦镜头的焦距为一段区间，一颗镜头即能覆盖多颗不同焦距定焦镜头的拍摄范围，实现不同距离及视场角的自由切换，尤其在拍摄对象为动态或被摄物体位于较远距离时，镜头可以在不损失画面清晰度的前提下通过光学变焦实现对拍摄对象的快速跟踪及高清画面的捕捉，具备较大优势及应用前景。但由于变焦镜头结构复杂，相对运动的光学元件较多，通常由多枚光学镜片组合，依靠机械结构保证光学镜片位置，通过电路控制实现光学镜片的移动，以满足不同距离下的成像需求，融合光学、机械、电子等多学科技术，设计过程需考虑镜片移动过程中各个焦距的性能情况，并保证各焦距下的成像质量、解像力、畸变等多项参数的一致性，技术门槛极高，且变焦倍率越大，技术难度越高。因其极高的设计及加工难度，变焦镜头早期停留在理论研究及小范围应用阶段。21世纪以来，随着光学设计技术、光学冷加工技术、精密机械加工技术的发展，变焦镜头进入快速发展时期，几乎所有之前定焦镜头出现的领域，都有变焦镜头替代的身影，包括相机镜头、电影镜头、安防镜头、手机镜头、无人机镜头、视讯会议镜头等。尽管如此，变焦镜头若要与定焦镜头的解像力、成像质量等规格指标达到相同水平仍具备极高技术难度，即使在每个焦距下均实现与定焦镜头相同的成像质量，也会因其需要更多的镜片实现变焦功能而致使镜头整体体积庞大、重量较重。因其设计难度、体积重量、制造成本等因素，变焦镜头在下游终端的应用仍具有较大突破空间。在对成像画质要求极为严苛的领域，如半导体检测、电影拍摄、医疗检测等，或对体积、重量及规模制造要求较高的领域如无人机、车载、手机、智能家居、AR/VR镜头等，目前仍更多使用定焦镜头。未来随着多组元联动式变焦光学系统设计、玻塑混合光学系统设计等技术的进一步发展，在保证成像质量的情况下，变焦镜头体积进一步缩小、成本进一步降低，预计会带来更大的市场空间。光学镜头根据使用的镜片材质不同可分为玻璃镜头、塑料镜头、玻璃塑料混合镜头（简称玻塑混合镜头）。由于不同材质镜片在材料特性、加工工艺、透光率等方面存在较大差异，因此最终的适用范围也不同：塑料镜片具有重量轻、体积小、可塑性强且量产能力高等特点，广泛应用于对体积要求严苛并追求大规模量产的镜头设计、生产中，如智能手机镜头；玻璃镜片透光率高、耐热性好，但对模造技术、镀膜工艺、精密加工等方面具有较高的要求，量产能力低，应用于对光学性能或使用环境要求较高的领域，如单反相机、安防视频监控、机器视觉等；玻塑混合镜头结合了两者的特点，具备小型轻量化的特点并良好地平衡了光学性能及规模量产能力，应用范围较上述镜头更为广泛，工艺难度较高。随着光学设计及上游光学冷加工技术的不断进步，光学镜头正呈现多材质镜片融合使用的趋势，如原先采用全塑设计的手机镜头为提升画质正逐步使用少量玻璃镜片替换塑料镜片，原先采用全玻设计的安防镜头、车载镜头、无人机镜头等为提升小型化性能、量产能力等也在向玻塑混合光学系统设计技术突破，预计玻塑混合镜头未来具备较大市场空间及应用前景。光学镜头行业发展现状及前景光学镜头一般由精密结构件、塑料零件、镜片、光圈等光机电器件和镜筒组成，是光电行业的重要分支及机器视觉系统中不可缺少的部件。光学镜头通过借助光学折射原理将需拍照的景物聚焦到胶片或图像传感器芯片上，从而完成光学成像。按照光学镜片材料构成，光学镜头的可分类为塑料镜头、玻塑混合镜头、玻璃镜头三种类型，其结构均由多片镜片构成，镜片越多，镜头的成像质量越高。光学镜头属于光电产业链的重要部分。其中上游产业链由光学玻璃、光学塑料等光学原材料供应商和镜片、滤光片等光学元件供应商组成。下游为光电技术与视频监控、人工智能、智能制造、物联网、工业检测、智能车载、激光显示等领域结合而成的各类产品，应用领域广泛。国内光学镜头企业起步较晚，近年来随着光学产业转移、国内企业持续投入，国产镜头从中低端市场进入，以高性价比与海外品牌竞争，并逐步向高端市场演进，加速。2021年我国光学镜头产量为35．69亿个，同期进口数量为20．63亿个，出口数量为17．29亿个，我国光学镜头需求总量为39．03亿个。光学镜头作为视频、图像信息的入海口，对信息采集的质量起着关键性作用，是人工智能（AI）和信息化世界的眼睛，是国家战略提出的人工智能、大数据、智慧城市、智慧物联（AIoT）、数字经济发展的实现基础。得益于下游应用行业的高速增长，以光学镜头为核心的光学解决方案具有广阔的市场前景。随着消费者对于手机摄影、摄像及各种拍摄场景下图片画质的要求不断提高，智能手机厂商更加注重手机镜头的光学性能。同时，车载等下游应用领域也对镜头的光学性能不断提出了更高的要求。光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，是光电行业的重要分支，也是机器视觉系统中不可缺少的部件，一般由精密五金、塑胶零件、镜片、光圈、驱动马达、传感器等光机电器件和镜筒组成。光学镜头是光学成像系统中的重要核心组成部分，其功能是光学成像，通过借助光学折射原理将需拍照的景物聚焦到胶片或图像传感器芯片上，其中成像的分辨率、对比度、各像差等指标是衡量光学镜头质量的标准，影响成像质量的优劣、算法的实现和效果。按材质的不同，光学镜头主要可以分为玻璃镜头、塑料镜头和玻璃混合镜头。其中玻璃镜头工艺难度和生产成本较高，透光率达到99%，主要用于高端成像领域，例如视频监控、单反相机、车载镜头等。塑料镜头可塑性强，工艺难度和生产成本较低，但是透光率有所降低，因此广泛应用于智能手机和智能相机等领域。玻璃混合镜头是前两者的结合体，主要搭载于智能手机、安防视频监控、车载镜头等领域。光学镜头行业技术创新及发展非球面镜片在提高光学性能、解决畸变、压缩镜头尺寸等问题上具备突出优势。一枚非球面镜片对球差、场曲等光学像差的矫正效果相当于数枚球面镜片，因此在光学镜头设计中引入非球面镜片，可以在保证成像