浙江省嘉兴市-数字安防镜头、机器视觉镜头智能制造项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 中润光学    2023-02-10

1、项目概况

本项目目标通过装修高标准的生产厂房、引进先进生产设备及配套设施、招聘相关人员，提高现有数字安防镜头、机器视觉镜头、其他新兴镜头的产能。同时，为进一步提升产品小型轻量化等性能、扩大产品应用领域，公司将加大技术开发力度，推进玻塑混合光学系统设计技术的产业化应用及超高精度非球面镜片注塑成型、超精密离子镀膜等技术的研究及突破，生产玻塑混合的数字安防镜头、机器视觉镜头和其他新兴镜头（以下简称“玻塑混合镜头”）。

玻塑混合镜头可有效平衡光学性能与镜头的体积、重量、规模量产能力之间的矛盾，正越来越多地应用于数字安防、无人机、智能家居、智能车载等多个领域，发挥突出优势。公司通过本项目量产玻塑混合镜头可进一步扩大公司现有产品产能并进行产品升级，拓宽产品市场应用场景和范围，完善公司产品结构，满足日益增长的市场需求。

本项目主要投资内容为生产设备、生产厂房及相关配套工程建设等，计划总投资 26,897.43 万元。项目建设期为 36 个月，本项目建成达产后可实现年生产能力为 420 万颗光学镜头产品的生产能力，同时搭建玻塑混合镜头的关键材料之非球面镜片的自动化生产。

机构设计示意图

2、项目建设必要性

（1）满足下游日益增长的需求，扩充产品产能并提高自动化生产能力

光学镜头作为光学成像系统的核心组成部分，广泛应用于各类场景的视频、图像采集中，下游市场需求不断增长、产品应用领域不断拓展，行业规模迅速扩大。

光学镜头行业经历数百年的发展、积淀悠久，前沿技术不断支持行业创新，并随着下游不同应用领域需求的增长进入快速发展阶段。发展概况如下：

①非球面镜片等复杂面型镜片的采用极大提升了光学设计自由度

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，可以在保证成像性能的前提下，有效压缩光学系统的长度和体积，实现镜头的小型轻量化设计。日本厂商尼康、佳能等在 1960 年左右即开始了非球面镜片设计、制造相关的技术研究并推出使用非球面镜片的相机镜头，是光学镜头行业的一大进步。后国内光学厂商也相继突破该项技术，能够在设计中应用非球面镜片，但对该项技术的掌握程度仍存在差异。

组合使用各类特征复杂矢量曲面镜片技术至今仍是光学镜头设计技术的一大热点，镜片的使用从传统球面不断向非球面、自由曲面等发展，在矫正像差、提高成像质量、扩大视场、减少镜片数量、压缩镜头尺寸等方面的性能不断提升，光学设计具备更大自由度和灵活性，满足各个场景下的清晰成像需求。

②各类材质镜片搭配及混合使用、进一步提高光学镜头性能

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。

③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。

④新型光学元件被不断采用

随着光学镜头设计技术的不断进步、几何光学的发展，除了传统单一光轴的光路设计，折射透镜、棱镜和反射镜等新型光学元件被广泛应用于各类光学镜头的设计中，可以有效利用空间体积的重构来减少光学镜头在特定方向上的尺寸或实现特殊的光路设计，如潜望式手机变焦镜头设计、反射式超短焦投影镜头设计等，正逐渐成为光学行业的关键技术热点之一。同时，微透镜阵列、全息透镜、衍射光学元件等新型光学元组件应用逐步增加，给光学镜头设计及应用带来了更多的可能性。

⑤机械、电子、软件等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。

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。

公司需进行产能扩充以满足下游日益增长的需求，同时为了保障公司产品质量、提升生产效率，公司需进一步提升生产的智能化、自动化、精细化水平。通过本项目的建设，公司将搭建光学镜头生产线，购进自动组装机、镀膜机、成型机等先进的生产设备，并通过对生产线的各类设备进行系统化整合，实现产能扩充及生产自动化、智能化、信息化管理。

（2）技术具备多维度升级空间，持续研发投入维持核心竞争力

随着行业的发展，下游客户对光学镜头小型轻量化的要求愈发严苛，同时规模应用要求光学镜头在光学性能及量产能力之间良好平衡。公司现有核心技术具备多维度升级空间，其中采用塑料非球面镜片与玻璃镜片相结合的玻塑混合镜头作为光学行业新兴发展趋势之一，具备广阔的技术突破空间及市场应用前景。

玻塑混合镜头设计及制造技术，即在镜头设计中将塑料镜片与玻璃镜片搭配使用，主要指玻塑混合光学系统设计技术及基于光学系统的机构设计、制程开发技术。下游应用领域对镜头光学性能、小型轻量化及规模量产能力要求的不断提升是玻塑混合镜头成为技术发展方向的主要原因。高端光学镜头通常由多枚玻璃镜片构成，光学设计中对镜片的需求通常随着解像力、变焦倍率等规格要求的提升而增加。

然而镜片数量，尤其是玻璃镜片数量的增加，对镜头体积、重量、成本都产生了巨大的限制，影响了高端光学镜头的应用。具体来看，一方面，玻璃镜片数量的增加会导致镜头体积、重量增加，因此限制了高端光学镜头的应用领域，尤其是在对镜头体积、重量要求严苛的领域如无人机、智能家居等；另一方面，玻璃镜片的增加提高了生产加工难度及相应成本，产品无法大批量生产、价格的居高不下也会影响镜头在数字安防、智能车载、智能家居等领域的规模应用。

结合使用塑料镜片与玻璃镜片的玻塑混合镜头能够充分利用塑料镜片可塑性高、重量轻、规模量产能力高等特点，在保证光学性能的同时，很大程度上解决高端光学镜头小型轻量化难实现、量产能力低等问题，一直以来都是各大光学厂商在研发的重要领域。掌握并应用相应技术对于公司技术突破、产品性能提升和应用范围拓宽具有重要意义。

综上，为顺应下游技术发展趋势，解决目前高端光学镜头设计、制造和规模应用面临的问题，公司将通过高端光学镜头智能制造项目的实施，扩大现有产品产能并重点针对玻塑混合光学系统设计技术进行研发投入及产业化转化，提高公司技术研发水平、技术创新能力，推动产品更新迭代并拓展产品应用领域，实现科技创新及产业化应用，持续提升公司核心竞争力。

（3）优化产品结构，提升公司新兴领域市场份额

随着技术的不断发展，光学镜头应用领域持续拓宽。光学镜头，特别是玻塑混合镜头，因其小型轻量化及光学性能优异等特点，在各下游领域发挥着越来越重要的作用，具备广泛的市场应用前景，尤其是在无人机、智能家居、车载等机器视觉和新兴领域。

以无人机镜头为例，将玻塑混合光学系统设计技术应用于变焦镜头，可使变焦镜头在实现高解像力、变焦的同时大幅降低镜头体积、重量，满足无人机对机载镜头体积、重量的严苛限制，进一步推动变焦镜头在无人机领域的普及和应用；以智能家居为例，家用环境空间相对较小且消费者对产品美观性的要求较高，玻塑混合镜头小型轻量化的特点使得其在智能门铃、家用摄像头等智能家居设备中的应用具备突出竞争优势；以车载镜头为例，玻塑混合光学系统设计技术能够显著提升镜头光学性能、生产良率及质量一致性，是未来技术发展趋势之一。

新兴领域市场空间广阔，以智能家居市场为例，在物联网技术浪潮的推动下，作为消费者感知的高频场景的家庭住宅成为了物联网在消费领域应用的前沿。智能家居设备逐渐渗透至家家户户，涌现了智能可视门铃、智能锁、智能家用摄像机、智能照明灯具等智能家居产品。根据安防知识网相关研究显示，2017 年全球智能家居设备销售量为 6.63 亿台，预计到 2023 年这一数字将增加到 19.4 亿台，2018 年至 2023 年全球智能家居相关的设备开支将从 530 亿美元提升至 780 亿美元，年复合增长率为 8%。

其中，包括家用摄像头、智能门铃在内的家庭监控/安全类智能家居产品的出货量将在未来五年（2017-2022 年）保持智能家居产品出货量的第二位，仅次于以智能音箱为主的智能家居连接设备市场。家用摄像头因可通过电脑或手机等网络终端接收图像信息，被广泛应用于婴儿监护、照顾老人、安全监控等领域，应用场景丰富，销售情况在近年来保持了高速增长。

根据 Market Research Future 的研究，2017-2023 年全球家用摄像头市场的年复合增长率预计将达到 11%，预计到 2023 年其市场规模将可达到 80 亿美元。智能门铃结合了视频通话、动态信息报警、AI 识别、智能开锁等功能，是智能家居领域另一大增长迅速市场。根据 Technavio 的研究，预计2018-2022 年全球智能门铃市场将迎来飞速发展，年复合增长率高达 69%，增长 35.91 亿美元。镜头作为家用摄像头、智能门铃的重要零部件具备广阔的市场需求。

公司以市场为导向，充分关注市场动态，不断推出适应市场需求的新产品。经过多年发展和积累，公司突破、掌握多项精密光学镜头相关底层通用技术，产品在数字安防领域得到产业化应用、受到下游客户的广泛认可。但在机器视觉领域及其他新兴领域，公司尚处在产品开发、市场开拓阶段，需加大产品开发力度、优化产品结构，增强公司在不同细分领域的综合竞争实力，提升市场份额。

（4）向产业纵深探索发展

光学行业发展至今，国内厂商在光学镜头设计方面已逐渐缩小与国外先进光学厂商的差距，但在上游光学元件加工、光学材料开发等方面仍落后于国外厂商。公司拟通过该项目的实施，加大对超高精度非球面镜片注塑成型技术、超精密离子镀膜技术的研究开发。掌握超高精度非球面镜片的模具设计和模流分析技术，建立模具设计数据库，同时不断优化成型参数、条件和修模技术，保证镜片产品的超高精度成型，使得双面同芯度和厚度误差达到微米级以下，并实现 1 模 32 穴的生产能力。

通过不断提高膜系设计能力，建立设计数据库，掌握增透膜调模技术、杂光优化技术，降低镜片产品在 400-1,500nm 的宽光谱内的反射率，可见光最低反射率达到 0.1%以下，大幅提高镜片产品的光线透过率。

塑料非球面镜片是玻塑混合镜头生产的关键原材料之一，掌握塑料非球面镜片的设计、生产、镀膜等相关技术，符合公司战略发展规划，满足技术向纵深探索、产业链向上完善的需要。通过对超高精度非球面镜片注塑成型技术及超精密离子镀膜技术的研究，可提升公司高端产品的开发能力和市场竞争力、缩短产品开发周期，为技术的进一步突破奠定良好基础，也可在生产过程中提高关键原材料自给率。

3、项目建设的可行性

（1）项目建设符合国家政策产业导向

光学镜头作为图像、视频信息的前端采集设备，是推进“人工智能”、“智慧城市”、“智能驾驶”等政策实施、战略发展的关键器件，长期以来一直获得国家产业政策的鼓励和支持。国家持续推出的行业政策为公司项目的实施创造了良好的政策环境，促使公司不断提高光学镜头的制造水平和产品质量，并优化工艺、加快产品技术升级速度，确保公司适应下游应用行业发展方向，并进一步提升公司核心竞争力，为公司未来发展奠定良好基础。

（2）优质的客户资源及良好的市场口碑以消化新增产能

公司已建立起了一支精干的销售团队，由销售人员负责了解客户的基本需求、维护客户关系等工作；研发团队根据市场及客户需求进行产品研发同时对接客户技术难题，最终使得前期的订单和后期的服务有机结合，对市场变化做出快速反应的同时也能够提高客户的满意度。凭借良好的技术服务和产品质量，公司已积累大量优质客户资源。

在数字安防领域，公司与大华股份、华为、海康威视、宇视科技、加拿大 Avigilon、韩国韩华泰科等国内外知名企业合作稳定，并不断扩大业务规模；在机器视觉领域，公司与大疆、智洋创新等企业建立了良好的业务合作关系；在其他新兴领域，公司的车载镜头、视讯会议镜头分别供往中国台湾 WNC、维海德等企业，与其建立了良好、稳定的合作关系，良好的品牌形象也为公司进一步开拓其他客户奠定了基础。对于本项目增加的产能，公司有能力通过现有客户的维护和潜在客户的挖掘进行消化。

（3）强大的研发实力及核心技术积累保障产品开发

经多年积累，公司突破并掌握组合特征复杂矢量曲面设计、多组元联动式变焦光学系统设计、宽光谱复消色差成像、双光融合成像及传感器调焦、折叠离轴多反式成像、混合式被动无热化成像、玻塑混合光学系统设计、折叠离轴多反式成像等多项底层通用核心技术。截至报告期末，公司已累计获得 213 项知识产权，包括国家发明专利 73项，实用新型专利 140 项。

在玻塑混合镜头领域，公司已具备充分的技术储备，应用玻塑混合光学系统设计技术，开发多款产品如超小型变焦镜头、视频教学镜头、鱼眼镜头、超短焦投影镜头等。其中超小型玻塑混合变焦镜头于 2.65cm 的光学总长内实现2.5 倍光学变焦，广泛应用于数字安防、智能家居等领域；超短焦投影镜头实现了投射比 0.21，光圈 F2.0，解像力达 4K（8MP）等优秀的性能指标。相关技术已形成 15 项授权专利，其中 5 项发明专利，10 项实用新型专利，另有 2 项发明专利申请中。核心技术及研发实力的积累使公司具备向光学行业前沿技术进行持续突破的基础。

4、项目投资概算

本项目总投资 26,897.43 万元，主要包括设备购置及安装费、软件购置费、装修工程、预备费和铺底流动资金等。

5、项目所需的时间周期和时间进度

本项目建设期 36 个月，阶段性目标如下：

（1）T+1 年：完成项目的工程设计及准备工作、实施装修工程，购买设备；

（2）T+2 年：进行设备及软件的购置、安装，人员招聘及培训，启动产品开发及试生产工作；

（3）T+3 年：进行设备、软件的购置及安装，完成人员招聘及培训，实现项目验收、生产达产。

6、项目实施场地情况

本项目建设选址位于浙江省嘉兴市秀洲区陶泾路 188 号，为公司现有场地。公司计划使用 1 号楼（建筑面积 13,021.79 平方米）中的 7,430.00 平方米场地来实施本项目，公司已取得与本项目相关的国有建设用地使用权（土地使用权编号为浙（2020）嘉秀不动产权第 0045840 号，工业用地，土地使用权面积28,679.00 平方米，使用期限：2017 年 6月 6 日至 2067年 6 月 5日）。

7、环境保护措施及相关审批情况

本项目建成后主要从事光学镜头以及部分塑胶镜片的生产，属清洁生产工艺。生产过程中主要污染物为废气、废水及固体废弃物，及少量生活污水和生活垃圾。结合本项目污染防治的特点及公司现状，公司计划投入 40 万元购买环保设备，对不同的“三废”进行针对性的预防和治理，具体的环境保护措施如下：

（1）废气治理措施

项目产生的废气主要为镜片涂墨、烘干、清洗除油、检验工序产生的废气，通过集气罩收集、活性炭吸附处理后，经排气筒排放，确保废气达标排放，不

对周围环境空气质量造成明显影响。

（2）废水治理措施

本项目废水主要为镜头生产工艺的清洗废水及员工的生活废水。本项目清洗废水经隔油沉淀处理，达标后排入园区污水管网；生活废水经化粪池处理排入园区污水管网。

（3）固体废弃物

本项目固体废弃物主要为废旧模具、不合格镜片产品等生产废弃物及生活垃圾。生产废弃物收集后由第三方企业回收；生活垃圾收集后交由环卫部门清运处理。

项目已取得嘉兴市生态环境局出具的《秀洲区“区域环评+环境标准”改革建设项目环境影响登记表备案通知书》（嘉环秀备[2021]19号）。

8、项目预期经济效益分析

项目主要营业收入来源于光学镜头产品销售，预计完全投产后可年产 420万颗光学镜头，新增营业收入 25,200 万元/年。根据项目投资现金流量表测算，本项目考虑资金的时间价值后，项目建设期为 3 年，税后静态投资回收期是7.34 年。

参考本行业一定时期的平均收益水平，并考虑项目的风险因素设定折现率，根据项目投资现金流量表测算，本项目的税后内部收益率（IRR）是16.52%。考虑资金的时间价值后，税后投资净现值是 5,556.58万元。

此报告为正式报告摘取部分。需编制政府立项、银行贷款、投资决策等用途可行性研究报告咨询思瀚产业研究院。