光学镜头产业链及全球布局
思瀚产业研究院    2023-02-10

（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。

图：光电产业链示意

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）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（Carl Zeiss）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：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。

（3）光学镜头类别

光学镜头具备多维分类方式，按照焦距是否可变划分为变焦镜头和定焦镜头，按照镜片材质不同可划分为玻璃镜头、塑料镜头、玻塑混合镜头，不同类别镜头具备不同特点。

①按照焦距是否可变分类

光学镜头的焦距决定了其拍摄范围，光学镜头根据焦距是否可变划分为变焦镜头和定焦镜头，定焦镜头焦距唯一，为固定值，变焦镜头焦距可变，为一段范围，其中变焦倍率为其最长焦距与最短焦距的比值，代表焦距变化范围的大小。

定焦镜头及不同倍率的变焦镜头因具备不同的优缺点而拥有不同的应用场景。相较定焦镜头，变焦镜头的焦距为一段区间，一颗镜头即能覆盖多颗不同焦距定焦镜头的拍摄范围，实现不同距离及视场角的自由切换，尤其在拍摄对象为动态或被摄物体位于较远距离时，镜头可以在不损失画面清晰度的前提下通过光学变焦实现对拍摄对象的快速跟踪及高清画面的捕捉，具备较大优势及应用前景。

但由于变焦镜头结构复杂，相对运动的光学元件较多，通常由多枚光学镜片组合，依靠机械结构保证光学镜片位置，通过电路控制实现光学镜片的移动，以满足不同距离下的成像需求，融合光学、机械、电子等多学科技术，设计过程需考虑镜片移动过程中各个焦距的性能情况，并保证各焦距下的成像质量、解像力、畸变等多项参数的一致性，技术门槛极高，且变焦倍率越大，技术难度越高。因其极高的设计及加工难度，变焦镜头早期停留在理论研究及小范围应用阶段。

21 世纪以来，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，变焦镜头进入快速发展时期，几乎所有之前定焦镜头出现的领域，都有变焦镜头替代的身影，包括相机镜头、电影镜头、安防镜头、手机镜头、无人机镜头、视讯会议镜头等。

尽管如此，变焦镜头若要与定焦镜头的解像力、成像质量等规格指标达到相同水平仍具备极高技术难度，即使在每个焦距下均实现与定焦镜头相同的成像质量，也会因其需要更多的镜片实现变焦功能而致使镜头整体体积庞大、重量较重。因其设计难度、体积重量、制造成本等因素，变焦镜头在下游终端的应用仍具有较大突破空间。

在对成像画质要求极为严苛的领域，如半导体检测、电影拍摄、医疗检测等，或对体积、重量及规模制造要求较高的领域如无人机、车载、手机、智能家居、AR/VR 镜头等，目前仍更多使用定焦镜头。未来随着多组元联动式变焦光学系统设计、玻塑混合光学系统设计等技术的进一步发展，在保证成像质量的情况下，变焦镜头体积进一步缩小、成本进一步降低，预计会带来更大的市场空间。

②按照光学镜片材质分类

光学镜头根据使用的镜片材质不同可分为玻璃镜头、塑料镜头、玻璃塑料混合镜头（简称“玻塑混合镜头”）。由于不同材质镜片在材料特性、加工工艺、透光率等方面存在较大差异，因此最终的适用范围也不同：塑料镜片具有重量轻、体积小、可塑性强且量产能力高等特点，广泛应用于对体积要求严苛并追求大规模量产的镜头设计、生产中，如智能手机镜头；玻璃镜片透光率高、耐热性好，但对模造技术、镀膜工艺、精密加工等方面具有较高的要求，量产能力低，应用于对光学性能或使用环境要求较高的领域，如单反相机、安防视频监控、机器视觉等；玻塑混合镜头结合了两者的特点，具备小型轻量化的特点并良好地平衡了光学性能及规模量产能力，应用范围较上述镜头更为广泛，工艺难度较高。

随着光学设计及上游光学冷加工技术的不断进步，光学镜头正呈现多材质镜片融合使用的趋势，如原先采用全塑设计的手机镜头为提升画质正逐步使用少量玻璃镜片替换塑料镜片，原先采用全玻设计的安防镜头、车载镜头、无人机镜头等为提升小型化性能、量产能力等也在向玻塑混合光学系统设计技术突破，预计玻塑混合镜头未来具备较大市场空间及应用前景。

编辑：如皋

来源：中润光学 思瀚