报告发布方:中金企信国际咨询《光学镜头产业发展趋势及竞争战略咨询评估可行性预测报告(2024版)-中金企信发布》
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1.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、智能手机等领域充分渗透,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。
2.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,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:
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 |
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 |
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。 |
3.光学镜头行业规模
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。随着移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术的蓬勃发展,自动驾驶、智慧城市、智能制造等终端应用领域的不断深化,作为信息系统最前端的光电感知核心器件,光学镜头将深入应用到社会的各个角落,全面服务经济社会发展。根据中国光学光电子行业协会发布报告统计,中国的光学元器件市场近十年取得蓬勃发展,市场规模扩大了10倍以上,2020年中国光学元器件市场规模为1,400亿元(含光学元件、光学镜头及镜头模组)。未来也将在推动各行业信息化、智能化建设,满足国家整体安全防控体系建设需求及促进文化与科技领域深度融合等方面发挥重要作用。
4.光学镜头行业发展趋势
1)光学镜头下游应用场景不断丰富
光学镜头是光学成像系统中的核心组件,对成像质量起着关键作用。20世纪以来,光电子技术快速发展,作为光电子领域重要信息输入端口的光学镜头应用范围也从最初的光学显微镜、望远镜、胶片相机等领域不断向安防视频监控、数码相机、摄像机、智能手机等领域渗透;近年来,随着移动互联网、物联网、人工智能等技术快速发展,光学镜头的应用领域进一步拓宽,智能驾驶、智能家居、全景/运动相机、VR/AR设备、无人机、3DSensing、机器视觉等新兴领域层出不穷,为光学镜头及摄像模组行业的持续发展注入了新的动力。
2)光学薄膜技术成为行业关键技术热点
随着下游应用的深化和扩展,对光学成像品质要求日益提升,现代光学成像技术不断往高精度方向发展。光学薄膜技术是在基材上蒸镀两种以上高低不同折射率的介质膜等,通过多层膜的每层厚度控制产生光路变化以达到在特定波段范围内光的透光、反射或偏振分离等特殊形态作用的技术。由于光学薄膜具有偏振分光、减反射、光谱波长准确定位(通常在纳米级)等特性,目前其他技术无法替代,且对下游应用的后期算法实现效果起着至关重要的作用,如何不断改进并对光学薄膜加以有效利用已成为光学镜头行业的关键技术热点。
3)高清化、宽视场角等高性能需求提升玻璃非球面镜片用量
玻璃球面镜片由于镜面曲线形状单一,具有天然像差,通常需要多个凹凸形状的镜片进行分组组合进行矫正,不仅增加了镜头的体积和重量,也降低了透光率,容易导致影像不清、视界歪曲、视野狭小等不良现象。而玻璃非球面镜片通过调整圆锥常数和非球面系数,可自由设计光线和光路,对球面像差进行校正,从而提升成像质量。1片玻璃非球面镜片可达到2-3片玻璃球面镜片的效果,可显著减少镜片数量、降低镜片组的体积和重量。随着智能驾驶、智能家居等新兴应用场景对光学镜头的高清化、宽视场角等性能要求的提高,预计玻璃非球面镜片的用量将持续增加。
4)组合使用不同材质镜片提高光学镜头性能
在光学镜头设计中,光学镜头厂商对镜片材质、特性的选择及组合呈现多样化趋势。例如,玻塑混合镜头结合了玻璃镜头和塑胶镜头的优点,减少镜头厚度和失真率,提高成像清晰度和光圈,实现成像质量、镜头体积、重量及规模量产能力之间的平衡;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、红外光等不同波长光谱的成像;使用具备不同热膨胀系数的镜片搭配组合,抵消温度带来的影响,大幅提升光学镜头的耐候性,不断拓宽使用场景。