光学镜头全球产业布局分析.docx

光学镜头全球产业布局分析一、 光学镜头全球产业布局德国：德国的光学产业基础雄厚，光学镜头研究与制造具有悠久的历史与传统，造就了徕卡（Leica）和卡尔•蔡司（CarlZeiss）等行业巨头，蔡司镜头和徕卡相机至今仍代表了世界光学设计、加工和相机制造技术的最高水准日本：日本光学产业自二十世纪五十年代以来后发展迅猛，依靠产品的性价比优势逐渐占据了市场主导，其主要生产企业有日本佳能（Canon）、日本尼康（Nikon）、日本富士（Fuji）、日本奥林巴斯（Olympus）、日本腾龙（Tarmon）等随着中国等其他国家光学产业快速发展，日本逐渐退出劳动密集、附加值较低的低端光学产品加工制造业务，除少量高精密的光学元组件的设计、加工外，重点向光学材料开发、光学检测设备和检测技术研发、光学加工和镀膜设备制造等方面发展，成为主要的光学材料、精密检测及加工设备输出国之一中国台湾地区：伴随着发达国家光学产业结构调整过程，中国台湾地区凭借其地域和贸易优势，积极与国际企业合作，成为日本等发达国家逐步退出光学元组件加工制造领域后主要的技术和市场承接者，培育出了以大立光、亚洲光学、扬明光学、今国光学等为代表的光学企业集群。

中国大陆：得益于巨大的下游市场需求、较低的制造成本以及技术的快速发展，日本、德国、中国台湾等国家/地区的光学产业加紧向中国大陆转移在积极承接产业转移的同时，国内企业不断加大研发投入，主动参与国际竞争，培育出了一批技术先进、定制开发能力强、产品质量控制能力优秀的光学镜头制造企业，行业发展明显提速，在理论研究、技术创新、生产制造等方面逐渐缩小与国际先进水平的差距但因起步较晚，中国大陆的光学产业尚在发展完善中并在产业链的不同环节呈现不同的国产化程度，具体体现在：①光学组件：数字安防、车载等领域的镜头、模组设计及制造逐步实现国产化，但机器视觉、激光电视等新兴领域仍由国外厂商占据较大市场份额；②光学元件：玻璃球面镜片市场已充分国产化，但在加工工艺难度更高的非球面镜片、自由曲面镜片等光学元件市场仍由国外厂商主导，国内厂商积极进行技术研究、参与市场竞争；③光学材料：光学玻璃、光学塑料等主要由国外厂商供应，部分国内厂商参与竞争二、 光学镜头产业链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光学镜头及镜头模组是光学成像系统中的核心组成部分，其通过光学折射原理将需拍摄的景物聚焦到图像传感器芯片上，实现光学成像。

作为产业链中游，光学镜头是光电技术结合最紧密的部分，是制造各种光电产品、光学仪器的核心，需要根据下游不同应用领域的差异化需求进行研发、设计和生产，具备较高的技术门槛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，应用领域广泛随着光电子技术以及移动互联网、物联网、人工智能等技术快速发展，作为重要信息输入端口的光学镜头，应用范围从传统的相机、光学显微镜、望远镜等领域向视频监控、智能等领域充分渗透，并不断拓展到机器视觉、自动驾驶、人工智能、生物识别、物联网等热门应用领域光学镜头设计及精密制造技术、光学材料开发及光学元件加工技术的不断进步使光学镜头在功能和性能方面得到快速发展，成为智慧城市、智慧交通、智能制造、航空航天、空间探测、遥感观测、半导体制造、生物医疗等关键领域发展的重要支撑三、 光学镜头竞争格局目前，光学镜头行业市场集中度较高，行业龙头优势明显从全球镜头方面来看，2020年全球镜头行业集中度显著提高，呈现双寡头格局，2015年全球镜头CR5为65%，而到2020年则上升至78%，并且相比较于2015年大立光一家独大，2020年的镜头行业龙头易主，舜宇光学由2015年的9%迅速上升至2020年的30%，而大立光则由35%下降至29%，2020年CR2高达59%，这意味着行业集中度上升，进入垄断竞争格局，行业进入门槛提高。

随着互联网、物联网等技术与制造业加速融合，光学镜头的终端应用产品向数字化、智能化发展，下游应用领域也持续拓宽，从智能等消费电子领域进一步扩展到汽车、其他消费电子领域如AR/VR设备、工业、医疗等多元领域此外随着下游消费电子、汽车、工业、医疗等市场需求持续增长，光学镜头应用场景的广度和深度亦将进一步增大，带动光学镜头出货量提升随着产品持续迭代升级，光学镜头厂商为维持稳定的盈利能力，需要不断提升大规模生产能力、自动化生产程度和精益生产水平，提升产能利用率和产品良率随着下游应用领域对光学镜头技术提出更高要求，本土光学镜头厂商在光学变焦、自动对焦、光学防抖等技术方面不断实现突破，在设计、图像仿真算法、光学仿真、高精度光学模具、自动化流程覆盖及工艺方面形成领先优势，不断提升精密制造能力，逐步建立并巩固在国际市场的竞争优势，促进了中国高端光学镜头的本土自主化发展四、 光学镜头行业发展历程光学镜头行业产业链上游为原材料环节，主要包括光学塑胶、光学玻璃等；中游为光学镜头生产供应环节；下游主要应用于、摄像机、光学仪器、车载摄像头模组、安防监控设备、机器视觉、VR/AR设备等领域智能是光学镜头主要下游应用领域之一，随着近年来我国智能的不断普及，使得我国智能市场逐渐趋于饱和，市场需求主要为必要的替换需求，使得我国智能出货量呈下降趋势。

2021年受5G升级的影响，智能出货量有所增长，达3．4亿台，同比增长13．3%五、 光学镜头变焦光学系统设计技术创新发展二十世纪初，美国光学专家Allen•Mann首次采用物像交换原理成功设计出了世界上第一款真正意义上的变焦距镜头（美国专利U．S．P．696788）但初期由于计算机技术的落后和光学冷加工、镀膜技术的不完善，使得变焦光学系统设计技术的实际应用受到较大限制，仍处于研究阶段1932年德国光学专家赫尔穆特专门为西门子设计了一款焦距25-80mm，变焦倍率3．2倍的变焦镜头该镜头中由变焦群组和聚焦群组（群组指由光学镜片组成的光学元组件）分别独立运动，不仅实现了焦距的变化，同时保证了成像面在焦距变化过程中的稳定，是双组元变焦光学系统设计技术的突破及应用随着光学设计技术、光学冷加工技术、精密机械加工技术的发展，变焦镜头的设计与生产进入快速发展时期，变焦镜头成像质量不断提升，成为下游市场的应用热点发展至今，变焦光学系统设计技术仍然具备极大的创新空间及应用场景随着各类场景需求的不同，在解决了成像质量的前提下，人们开始追求以扩大变焦倍率、增大光圈、减小镜头体积等为主要研究目标，并由此突破了多组元联动式变焦光学系统设计技术，不断提升变焦镜头的性能，拓宽变焦镜头应用领域。

六、 光学镜头各应用领域差异化发展随着终端产品应用领域的不断拓宽和深化，未来光学镜头设计和生产技术的重点是提高成像质量、增加功能并缩小体积具体而言，光学镜头产品技术在不同的应用领域正呈现出不同的特点如在数字安防领域，随着视频监控技术应用范围和场景的逐步扩展，以及其本身向高清化、网络化、智能化方向的进一步延伸，镜头产品在小型轻量化、超高清、大倍率变焦、高可靠性、超大光圈、透雾、宽光谱、红外夜视、光学防抖等技术水平方面的要求正日益突出在无人机领域，镜头产品正在向小型轻量化、高清化、变焦等技术趋势发展在车载领域，镜头产品在高可靠性、超广角、小畸变、红外夜视、防水防雾、玻塑混合等技术方面发展趋势明显在投影领域，镜头产品正向超短焦、超高清等技术方面发展在电影领域，镜头产品正向全画幅、超高清、宽银幕变形等技术方向发展应用领域需求的快速变化不断地推动着光学镜头产品和技术的革新，也对光学镜头制造企业的综合创新能力提出了更高的要求能够紧跟市场动态，针对不同应用场景进行深度开发，满足市场及客户需求的企业将获得更大的竞争优势七、 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、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，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，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%八、 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九、 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。