一、光學鏡頭分類
光學鏡頭也叫攝像鏡頭或攝影鏡頭,簡稱鏡頭,其功能就是光學成像。光學鏡頭是光學成像系統中的必備組件,直接影響到成像質量的好壞,影響算法的實現和效果。從結構來看,光學鏡頭一般由精密五金、塑膠零件、鏡片、光圈、驅動馬達、傳感器等光機電器件和鏡筒組成。
根據光學鏡片特性原理,光學鏡頭可分為塑膠鏡頭、玻璃鏡頭和玻塑混合鏡頭三大類,其結構都是由多片鏡片構成,一般而言,鏡片越多,鏡頭的成像質量越高。
? ? ? ? 光學鏡頭的分類及應用
在三類光學鏡頭中,玻璃鏡頭采用玻璃透鏡組立而成,塑膠鏡頭采用塑膠鏡片組立而成,二者在材料屬性、加工工藝、透光率等方面都存在著很大的差異,因此最終的適用范圍也大有不同。
一般而言,塑膠鏡頭具備可塑性強、容易制成非球面形狀,方便小型化等特點,廣泛應用于手機、數碼相機等設備上;與塑膠鏡頭相比,玻璃鏡頭對模造技術、鍍膜工藝、精密加工等方面有著較高的要求,且具有其透光率高的特點,更多應用于高端影像領域,如單反相機、高端掃描儀等設備;玻塑混合鏡頭由部分玻璃鏡片和部分塑膠鏡片共同組成,結合了二者的特點,具有高折射率的光學性能和穩定性,廣泛應用于監控攝像頭、數碼相機和車載攝像頭等鏡頭模組中。
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二、光學鏡頭發展歷程和產業鏈
光學鏡頭發展至今,大致可分為初創、成長和快速發展三個階段;其中初創階段為十八世紀到二十世紀八十年代;成長階段為二十世紀九十年代;快速發展階段為二十一世紀至今。
光學鏡頭發展歷程
?光學鏡頭研發與制造處于產業鏈中游,其上游為光學鏡頭生產所需的設備儀器及原材料,原材料主要包括玻璃鏡片、塑膠鏡片、電子零件、塑膠原料、金屬部件等。下游為光學鏡頭的應用領域,主要包括安防監控設備、手機相機攝像頭模組、車載攝像頭模組、機器視覺系統、VR/AR設備等。
光學鏡頭行業產業鏈
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三、光學鏡頭應用領域
按下游應用劃分,光學鏡頭的應用領域可分為消費級市場應用和工業領域應用兩大類,其中消費級市場應用包括專業相機鏡頭、手機相機模組鏡頭、安防監控鏡頭、車載鏡頭和AR/VR設備鏡頭等,工業領域應用則以機器視覺為主,主要應用在機械零件測量、塑膠零件測量、玻璃及藥用容器測量和電子組件測量等。
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相關報告:華經產業研究院發布的《2021-2026年中國光學鏡頭市場競爭策略及行業投資潛力預測報告》
從消費級應用領域來看,主要應用于相機、手機、安防監控、汽車和VR/AR設備,其中專業相機鏡頭一直是光學鏡頭領域最重要的應用領域,代表這光學鏡頭的發展工藝。
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光學鏡頭在工業領域的應用中較為重要的是在機器視覺方面的應用,其具體應用主要體現在以下四方面:機械零件測量、塑膠零件測量、玻璃及藥用容器測量、電子組件測量等。
?四、光學鏡頭行業發展現狀
光學鏡頭是光學成像系統中的核心組件,20世紀以來光電子技術的快速發展帶動光學鏡頭的應用范圍從最初的顯微鏡、望遠鏡、膠片相機等領域向安防視頻監控、數碼相機/攝像機和智能手機等領域滲透。
近年來,全球AIoT技術快速發展使得光學鏡頭的應用領域進一步豐富,及其視覺、自動駕駛、智能家居、AR/VR設備、無人機、3Dsensing等熱門應用領域為光學鏡頭產業的持續發展注入新的動力,不斷拓寬光學鏡頭行業市場邊界。根據數據顯示,全球光學鏡頭行業市場規模由2015年的181.6億元增長至2020年的495.9億元,2015-2020年CAGR為22.25%,預計2023年將達到682.8億元。
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光學鏡頭的下游用戶主要涵蓋安防監控、手機相機攝像頭模組、車載攝像頭模組、機器視覺系統等方面,下游應用領域的增多將帶動行業的穩步發展。一方面,智能移動終端的智能手機、平板電腦、功能手機、是光學鏡頭的需求主力。
根據數據顯示,智能手機、平板電腦、功能手機分別占全球光學鏡頭各應用領域出貨量的74.6%、8.6%、7.4%,其中智能手機應用領域占比最高,主要原因是智能手機廠商不斷進行技術創新,使得雙攝像頭產品逐步在智能手機鏡頭行業滲透,多攝像頭產品也逐漸進入市場,手機光學鏡頭產品創新能力得到增強。因此,光學鏡頭在手機應用領域的需求將不斷釋放。
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五、光學鏡頭行業相關政策
光學鏡頭作為一種基礎性光電元器件,是消費電子、汽車電子、穿戴設備等電子產業終端領域發展的基礎。同時,由于光學鏡頭與光學設計、高端精密制造緊密相關、迎合了中國政府近年來提倡的工業4.0、中國制造2025、“互聯網+”等方向,因此光學鏡頭產業的發展受到中國政府高度關注。
六、光學鏡頭行業發展趨勢
1、光學元件加工將融入跨學科的先進技術
在光學元器件生產方面,現階段的生產正逐步取代古典法拋光等傳統加工工藝,取而代之的是數控加工技術、計算機輔助設計及精密切割技術等高精尖技術。將先進的光學元件加工工藝技術融入組件生產中,不僅提高了生產效率,同時為光學組件未來規模化生產提供了發展的基礎,也減輕了光學加工技術對人為操作的依賴。如在視頻監控鏡頭加工的生產工序中,運用數控加工技術、計算機輔助設計等跨學科先進技術,能夠提升視頻監控生產效率和保障產品質量,為安防監控鏡頭加工提供了可靠保障。
伴隨著光學元器件應用場景的不斷增多,市場對光學鏡頭的設計、制造及加工提出了更高的要求,跨學科先進技術的融合提升了光學元件的加工工藝,促進了光學元件規模化的生產,同時也為產業創新發展提供技術支撐,這一趨勢在技術創新的大背景下將愈加凸顯。
2、下游光學鏡頭應用領域增加
在互聯網+與中國制造2025戰略推動下,中國光學鏡頭通過互聯網、物聯網等新一代信息技術應用與制造工業的融合,中國光學鏡頭的終端應用產品呈現出數學化、智能化的發展趨勢,使得下游光學鏡頭應用領域增加。
具體表現如下:①機器視覺作為人工智能發展的一個分支,可提高制造業生產效率和智能自動化水平。而光學鏡頭作為機器視覺系統中的重要組成部分,對成像質量起到關鍵作用。②光學鏡頭是VR/AR硬件構成之一,部分VR/ARHMD設備通過前置攝像頭進行拍照、位置追蹤和環境映射;一部分VR/ARHMD則采用內部攝像頭來感知環境和周圍目標。因此,光學鏡頭是VR/AR必要組件。
隨著光學鏡頭產品在大倍率變焦、光學防抖、高可靠性等領域技術水平的提高,光學鏡頭終端應用領域產品將呈現出智能化領域趨勢,其中機器視覺和AR/VR將會是未來幾年來光學鏡頭主要應用市場。
3、變焦鏡頭市場的滲透率將提高
光學鏡頭可分為定焦和變焦鏡頭,目前主流是定焦鏡頭。但隨著光學鏡頭下游應用場景的增加,尤其是視頻監控領域,變焦倍數越大,對遠距離監控將越清晰,因此變焦鏡頭在市場運用的滲透率將進一步提高。
? 在技術和產品革新趨勢的帶動下,變焦鏡頭將廣泛應用到各類視頻監控領域,從而形成高分辨率的圖像效果和高品質的光學特性。這一趨勢會隨著中國本土光學鏡頭廠商在變焦鏡頭工藝與加工精度的提高而愈加明顯。