光学镜头行业分析

光学镜头行业

光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。光学镜头是机器视觉系统中的必备组件，直接影响到成像质量的好坏，影响算法的实现和效果。从1812年最早的新月形相机镜头问世至今，光学镜头已经走过了200年的发展史。

经过多年的技术制造工艺的积累，光学镜头行业发展已较为成熟。从全球看，光学镜头产业主要集中在德国和日本两个国家。镜头的研究与制造在德国具有悠久的历史与传统，并造就了莱卡（Leica）和卡尔蔡司（CarlZeiss）等光学元、组件巨头，其中蔡司镜头至今仍为世界镜头制造技术的典型代表。同时，日本镜头产业自二战后飞速发展，凭借较德国镜头产品的更高性能价格比，在全球镜头行业市场逐渐占居优势，其主要生产企业有日本佳能（Canon）、尼康（Nikon）、富士（Fuji）、奥林巴（Olympus）等。

光学镜头的工艺演变

从组立成镜头的光学镜片特性来看，光学镜头主要分为塑料镜头和玻璃镜头两大类。不论是采用树脂光学透镜组立而成的塑料镜头还是玻璃透镜组立而成的玻璃镜头，其结构都是由多片镜片构成。目前，主流手机所采用的塑料镜头由多至6片光学透镜组立而成，而主要应用于单反相机等高端摄影摄像器材的玻璃镜头中所包含的透镜数可多达17片。透镜数越多，镜头的成像质量越高。

塑料镜头

采用光学塑料制成的光学镜片和光学镜头最早出现于二战时期，以满足战时对望远镜、瞄准镜、放大镜以及照相机等光学设备的大量需求，主要为球面光学镜片。到1985年，美国Vision-Ease镜片公司率先推出PC（聚碳酸酯）处方镜片，此后光学塑料非球面镜片逐渐占领镜片市场的主导地位。

塑料镜头生产的工艺流程分为两个部分：注塑成型和镜头的组立生产。

注塑成型是指通过螺丝杆将塑料搅入注射机加热料筒中塑化﹐达到流动状态，螺杆在旋转过程中到和逐步后退，而塑料则向前积聚，当螺杆停止转动，由注塑活塞通过螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的成形过程。注塑成型分为塑料非球面镜片成型和手机镜头各类塑料配件成型，如塑料压圈、塑料镜筒、底座等。

在完成零部件的成型检验后，要进行的是镜头的组立，就是将若干镜片，隔圈、压圈等配件，按组立作业标准的要求，进行组装合成成品镜头的过程。

玻璃镜头

玻璃镜头是用光学玻璃组立而成，广泛应用于单反相机等高端摄影设备以及扫描仪器设备中。相对于塑料镜头，玻璃镜头的制造工艺要复杂得多，对精密制造提出了更高的要求。

玻璃镜片加工整个流程可分为研磨、镀膜、定心、洗净四大流程：

玻璃塑料混合镜头

玻璃塑料混合镜头是由光学玻璃镜片和光学塑料镜片共同组立而成的镜头，这种镜头综合了玻璃和塑料两种透镜的特点，具有高折射率的光学性能和稳定的化学性能，广泛应用于监控摄像头、数码相继摄像头等镜头模组中，一些单反相机镜头也采用玻璃塑料透镜混合组成的镜头。

塑料镜头与玻璃镜头的对比

塑料镜头与玻璃镜头由于在材料属性、加工工艺、透光率等方面都存在着很大的差异，因此最终的适用范围也大有不同。塑料镜头由于可塑性强，容易制成非球面形状，方便小型化等特点，广泛用于手机平板等移动设备上；而玻璃镜头由于对模造技术、镀膜工艺、精密加工等方面有着较高的要求以及其透光率高的特点，更多应用于高端影像领域。

手机镜头尺寸与像素一直有着密切的关系

光学镜头最为手机最重要的部件之一，自从2000年9月夏普发布首款搭载摄像头的手机以来，其像素一直在不断提升，从最初的11万像素一直提升至现在的2000万像素。

手机镜头像素提升的背后是手机镜头尺寸的变化，也就是手机传感器（CMOS）尺寸的不断增加，CMOS尺寸越大，像素就越大。

产业链分析

在传统相机镜头占光学市场主流的阶段，光学镜头产业链一直由佳能、尼康、卡尔·蔡司等国际巨头所主导。随着数码电子产品的快速普及以及智能终端产品市场的爆发，光学镜头产业链经历了大的调整，采用树脂镜片支撑的塑料光学镜头逐渐成为市场主流，一大批光学镜头厂商在这波浪潮中崭露头角并占取市场重要地位。

塑料镜头

塑料镜头产业链较长，从最上游的光学塑料材料和机器设备，到中上游的光学镜片，再到中游的光学镜头，延伸至下游的摄像头模组，最后到手机、平板等各类电子产品。

光学塑料材料目前分为热塑性材料和热固性材料，前者是指反复加热仍可塑的塑料，后者指的是在所用的合成树脂在加热初期软化，具有可塑性，继续加热则随着化学反应变硬使形状固定不再发生变化。目前用于生产光学镜片的光学塑料大部分为热塑性塑料。目前光学塑料供应商主要为日本厂商。

在上游的加工仪器设备方面，主要有镜片的成型设备和镜头的组立设备。通常一条生产

手机等移动设备用的光学镜头生产线需要如下的设备配置，需要成本约为106万美金。

目前国产设备虽然已经覆盖生产线的各个环节，但在质量和精度方面与进口设备差距较大。因此，目前国内光学镜头厂商都采用进口设备来进行生产。

在中游的光学镜片和光学镜头方面，目前台湾和日韩厂商占据市场的大部分份额。国产厂商舜宇光学近年来发展快速，市场占有率得到显著提升。手机镜头是塑料镜头的最大应用市场，而随着手机摄像头像素的不断提升，光学镜头的设计难度也越来越大。当前手机镜头的分水岭在800万像素，目前能够提供800万以上像素手机镜头的光学厂只有台湾大立光和玉晶光电、韩国的世高光、日本关东辰美和中国大陆的舜宇光学，五家厂商出货量占到了全球65%的份额。

玻璃镜头

玻璃镜头的上游主要是光学玻璃，用于生产镜头镜片的光学玻璃供应商目前主要集中在日本旭硝子公司、日本电气硝子公司和德国肖特公司、美国康宁等公司，这些企业凭借其在光学玻璃领域的先进技术积累，已经成为集特殊品质和特种光学玻璃、光学元件以及光电产品生产为一体的高科技企业。国内企业由于在该领域起步较晚，技术相对落后，目前还处于传统光学玻璃生产阶段，产品技术含量相对较低，在特殊品质和特种光学玻璃等高档产品方面与以上国际先进企业具有一定差距。同时，需要看到的是，国内企业有着原材料、人力、能源等成本低等优势，正在快速追赶国际巨头的步伐，将来上游光学玻璃很有可能出现国内厂商的替代品。

不同于塑料镜片，玻璃镜片在生产过程中是单个镜片加工研磨，而塑料片可以批量加工，一次套好磨具，可以加工几千、几万片。因此生产玻璃镜片的设备与塑料镜片有很大不同。

在镜头方面，相比塑料镜头，玻璃镜头有着化学性能稳定、抗变形、耐高温高湿、防刮等优点，然而由于玻璃镜片加工成本和难度较高，导致玻璃镜头比塑料镜头的加工难度更大，

在成本和产能方面有着较大的限制，所以通常只有在高档相机镜头和特定光学设备中使用由玻璃镜片组成的镜头。目前玻璃镜头的厂商主要分为佳能、尼康、卡尔·蔡司等传统专业相机厂商以及舜宇光学、玉晶光学等新兴光学镜头生产商。

光学镜头应用领域

工业领域应用

光学镜头技术优势首先在机器视觉检测方面有着广泛的应用，其具体应用主要体现在以下四方面：机械零件测量、塑料零件测量、玻璃及药用容器测量、电子组件测量等。

消费级市场应用

专业相机镜头

专业相机镜头一直以来是光学镜头的最早也是最重要应用领域，也是代表光学镜头的发展工艺。相机镜头是指相机上接收光学对象，并且对其进行调整，从而实现光学成像的光学器材。专业相机镜头主要分为变焦镜头、定焦镜头、广角镜头。

手机相机模组镜头

2000年9月，夏普发布内置了11万像素CCD摄像头的夏普J-SH04手机，成为了首款搭载摄像头的手机。自此以后，手机光学镜头，特别是在智能手机时代，一直以大跃进的方式飞速发展，到如今主流手机镜头已经发展为千万级像像素并且搭载双摄像头。

车载镜头

随着汽车技术的发展，人们要求在汽车驾驶过程中能非常实时的呈现视频和音频的功能，为定位提供了更多的方便，于是车载镜头应运而生。在当今自动驾驶的大势下，车载镜

头有着更加广泛的应用和市场空间。

VR/AR设备

虚拟现实(Virtual Reality，VR)，是指采用计算机技术为核心的现代高科技手段生成一种虚拟环境，用户借助特殊的输入/输出设备，与虚拟世界中的物体进行自然的交互，通过视觉、听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受。

增强现实(Augmented Reality, AR)，是一种实时地计算影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

不论是VR还是AR设备，都需要光学镜头来协助进行与环境的交互，尤其是AR设备，为了实现现实场景和虚拟场景的结合，需要更大量的摄像头来配合。

安防监控

视频监控是安全防范系统的重要组成部分，以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于众多公共场合。近年来，随着计算机技术、网络技术、多媒体技术、图像处理、传输技术以及投影拼接显示技术的发展，为现代城市实施视频智能网络监控提供了有力的技术保证和支持。摄像监控是视频监控系统的核心部分，需要众多类型的光学镜头尤其是高清镜头予以支持。

市场分析

智能手机光学镜头

手机拍照功能最早由日本Sharp 引入，2000 年9 月，夏普联合日本移动运营商J-PHONE 发布了首款内臵了11 万像素CCD 摄像头的夏普J-SH04 手机。第一款具有前臵摄像头的手机是诺基亚N73，从此以后拍照成为了衡量一部手机水平高低的重要因素之一。

2007 年诞生的苹果iPhone 手机具有划时代的意义，人类正式进入智能手机时代。在苹果、谷歌、三星、HTC 等巨头的不断推动之下，智能手机在消费者市场中彻底爆发，成为有史以来出货量最大、最成功的IT 消费电子产品。第一代iPhone 由于具有大尺寸触控屏、高清摄像头、快速通讯联网、高品质音乐播放的四大特点，成为了智能手机的划时代产品。

从2008 年开始，以苹果、HTC、三星等品牌为代表的智能手机开始在全世界范围内快速普及。根据IDC 的统计数据，2008 年全球智能手机出货量为1.5 亿部，到2015年提升到14.3 亿部，复合年均增速38.0%，尤其是2010-2013 年间，增速在60%左右。

但是，自2015 年以来，全球智能手机出货量增速大幅度下滑。进入2016 年之后，增速进一步放缓，根据Strategy Analytics 最新研究报告，2016 年Q2 全球智能手机出货量增长放缓，同比增速仅为1%：从2015 年Q2 的3.38 亿部增长到2016 年Q2 的3.404 亿部。智能手机增长放缓是由于像中国这样的主要市场越来越成熟的渗透率，以及像英国退欧这样的政治事件带来的经济环境不确定性。

尽管全球和中国的智能手机市场逐步趋于饱和，但是中国品牌的智能手机厂商大放异彩。自2014 年以来以华为、OPPO、VIVO 等为代表的国产品牌出货量持续大增，在逐步蚕食了索尼、HTC、LG 等国外二流品牌的市场份额之后，开始冲击三星和苹果的市场份额。

在智能手机销量增速放缓的今天，双摄像头是智能手机存量创新的重要机会。今年以来，双摄像头手机新品逐渐增加并得到市场认可，说明双摄像头产业链上的各个模块技术已经成熟，正所谓兵马未动粮草先行，双摄像头厂家将迎来高速成长期。

根据TSR 的报告，考虑到双摄像头技术难度，预计良率逐渐提高后，2016 年是双摄像头市场拐点，渗透率将逼近10%拐点，预计2019 年双摄像头全球市场空间为4.6亿颗，平均复合增长率达到131%。

车载摄像头

伴随计算机控制技术的发展，汽车电子化经过几十年的发展已经几乎将汽车的各方面性能发挥到了极致，汽车技术似乎已经发展到了顶峰。然而，技术的发展是无止境的，自2010 年之后，汽车行业找到了新的发展方向——自动驾驶技术。

目前，实现自动驾驶最主流的技术方案就是ADAS（基于传感器探测与控制的驾驶辅助）。这种技术就像是给汽车安装了眼睛，让汽车可以看到道路交通标志和周边的车辆行人，在遵守交通规则的基础上，避让周边的障碍物，实现自动驾驶。

对于ADAS 而言，核心的技术之一就是如何通过摄像头、毫米波雷达、激光雷达等传感器获得准确的信息。

按照IC Insight 的预计，2015 年车载摄像头全球市场规模达到18 亿美元，预计2020 年将达到90 亿美元。自动驾驶技术预计将在2020 年成熟，市场空间有望进一步放大。2015 年中国车载摄像头产能2500 万颗，2015 到2020 产业复合年均增速超过30%。

无人机

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装臵操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

无人机一般由飞机平台系统、信息采集系统（有效载荷系统）和地面控制系统三大部分组成。飞机平台系统和信息采集系统组成了整个飞行器，根据负载能力和实现任务的不同，一个平台可以搭载多套有效载荷系统，实现复杂功能。其中消费级和民用级无人机的信息采集系统，大多为高清摄像头，用于航拍功能。

根据研究机构EVTank 发布的《2015 年度民用无人机市场研究报告》，全球无人机在

2014 年迎来大约39 万架的销量，其中军用无人机占4%，民用无人机占96%。民用无人机销量37.8 万架，其中专业级无人机销量约12.6 万架，消费级无人机销量约25.5万架，预计2015 年同比将保持50%的增长。

EVTank 分析师预测未来几年无人机将保持快速增长的趋势，到2020 年，全球无人机年销量有望达到433 万架，市场规模将达到259 亿美元。

据美国Teal 集团统计，2014 年全球无人机市场规模已经达到63 亿美元，未来10年还将实现前所未有的持续增长，市场规模将翻倍以上增长。根据Teal 集团预测，预计到2023 年无人机市场将达到115 亿美元。

全球民用无人机支出总额将由2015 年7 亿美元增至2024 年16 亿美元，支出总额将达到100 亿美元，约占十年无人机支出总额的11%，十年复合增长9.62%。

VR/AR

在VR 头盔方面，目前主流的三大产品分别为Facebook 旗下的Oculus Rift、HTC 的Vive 和索尼的PSVR。这三款产品代表了VR 头盔的最高水准。

VR 之所以受到广泛的关注，并被认为是接替智能手机的新的爆发点，原因就在于VR 带来的消费级体验前所未有。目前来看，VR 将首先从游戏和影视方面得到应用，由于VR 带来的沉浸感和真实感可以给消费者带来全新的体验，而且游戏和影视从内容制作角度来说也是可以直接从智能手机和电脑端改进。

同时，VR 可以在教育、医疗、营销等领域给用户带来身临其境的逼真感和随时随意的交互性，应用前景非常广阔。

自2015 年初以来，国外多家第三方机构发布了虚拟现实市场预测报告，其中绝大部分对虚拟现实的未来持乐观态度。普遍认为VR 将在2020 年成为一个非常大的消费级市

场。

AR相比于VR，由于技术难度大（尤其光学部分），硬件要求高，目前产品种类不多，价格高昂，没有形成大规模量产。

VR 的应用主要集中于游戏、影视视频和线下乐园，而AR 可广泛应用于娱乐游戏、教育、展览、医疗、HUD 等领域，在工业方面已经开始获得应用。

目前，比较受关注的AR 产品包括：微软Hololens、Magic Leap、Lumus 和Meta 等。

Digi-Capital 发布了报告，称至2020 年，全球增强现实(AR)与虚拟现实(VR)市场规模将达到1500 亿美元。其中AR 市场规模为1200 亿美元，VR 市场规模为300 亿美元。