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光學鏡頭行業(yè)技術趨勢及主要進入壁壘分析(附報告目錄)
1、光學鏡頭行業(yè)發(fā)展特點
近年來,光學鏡頭行業(yè)呈現(xiàn)出一系列發(fā)展特點,主要如下:
(1)技術革新加快產(chǎn)業(yè)升級
目前,安防視頻監(jiān)控、車載鏡頭、機器視覺、新興消費類電子等下游應用領域在保持市場增長的同時,對于光學成像質量、實際應用場景等綜合需求也在不斷提升,推動著光學鏡頭行業(yè)產(chǎn)品和技術不斷革新。在持續(xù)革新的浪潮中,不同應用領域逐漸顯現(xiàn)出一些變化趨勢:在安防視頻監(jiān)控領域中,超高清分辨率、超低照度、寬動態(tài)范圍圖像(HDR)、日夜共焦、短波紅外熱成像等技術及搭載相應技術的產(chǎn)品不斷推向市場;車載成像系統(tǒng)、新興消費類電子領域中,超廣角、大光圈、低畸變、小型化等逐漸成為熱點;機器視覺領域中,為了適應高精度工業(yè)制造的需求,高清分辨率、無畸變、大景深、大像面、大光圈等成為各大光學鏡頭廠商重點攻關的技術難點。
相關報告:北京普華有策信息咨詢有限公司《2021-2026年光學鏡頭行業(yè)細分市場調研及前景預測報告》
由于光學鏡頭將直接影響成像質量的優(yōu)劣以及后期算法的實現(xiàn)效果,應用領域需求的快速變化不斷地推動著光學鏡頭產(chǎn)品和技術的革新,這也對光學鏡頭廠商的綜合創(chuàng)新能力提出了更高的要求,能夠緊跟市場動態(tài),針對不同實際應用場景進行深度開發(fā),并在第一時間向客戶提供合適的光學成像解決方案和光學鏡頭產(chǎn)品的廠商將獲得更大的競爭優(yōu)勢。
(2)下游應用領域不斷擴展
光學鏡頭是光學成像系統(tǒng)中的核心組件,對成像質量起著關鍵作用。20 世紀以來,光電子技術快速發(fā)展,作為光電子領域重要信息輸入端口的光學鏡頭應用范圍也從最初的光學顯微鏡、望遠鏡、膠片相機等領域不斷向安防視頻監(jiān)控、數(shù)碼相機/攝像機、智能手機等領域滲透;近年來,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術快速發(fā)展,光學鏡頭的應用領域進一步豐富,機器視覺、自動駕駛、智能家居、視訊會議、運動 DV、VR/AR 設備、無人機、3D Sensing、計算機視覺等熱門應用領域層出不窮,為光學鏡頭產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了新的動力。
(3)光學鏡頭產(chǎn)業(yè)逐漸向中國轉移
光學鏡頭產(chǎn)業(yè)自誕生至今已經(jīng)歷超過百年的發(fā)展歷程,早期的光學鏡頭產(chǎn)業(yè)主要集中在德國,以卡爾·蔡司、萊卡為代表,其中蔡司鏡頭至今仍是世界鏡頭制造技術的典型代表。上世紀 50 年代開始,隨著二次世界大戰(zhàn)的結束,日本光學鏡頭產(chǎn)業(yè)迅速崛起,主要廠商有佳能(CANON)、尼康(NIKON)、騰龍(TARMON)、富士能(FUJINON)以及 CBC 等,上述廠商目前仍是全球光學鏡頭高端市場的重要參與者。進入 21 世紀,日本廠商開始逐步退出傳統(tǒng)的光學冷加工行業(yè),轉而重點發(fā)展高端光學加工、檢測技術和裝備,光學鏡頭制造向中國臺灣、大陸轉移:一方面,以蘋果等智能手機為代表的消費類電子產(chǎn)品快速成長,帶動了以生產(chǎn)塑料鏡頭為主的大立光、玉晶光電等中國臺灣企業(yè)迅速成為全球光學鏡頭的龍頭企業(yè);另一方面,隨著中國安防視頻監(jiān)控、汽車產(chǎn)業(yè)以及新興消費類電子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,中國大陸光學鏡頭廠商逐步成長,經(jīng)過數(shù)十年的技術和經(jīng)驗積累,涌現(xiàn)了舜宇光學、鳳凰光學、聯(lián)合光電、福光股份、力鼎光電、宇瞳光學、聯(lián)創(chuàng)電子等上規(guī)模廠商,已成為相關市場領域重要的參與者。
2、行業(yè)技術水平及趨勢
光學鏡頭的下游應用領域較廣,在不同應用領域的需求推動下,近年來光學鏡頭行業(yè)逐漸呈現(xiàn)出一系列不同的技術特點:在安防視頻監(jiān)控領域中,超高清分辨率、超低照度、高動態(tài)范圍圖像(HDR)、日夜共焦、紅外熱成像等逐漸成為現(xiàn)階段行業(yè)的技術熱點;在車載鏡頭、新興消費類電子領域,超廣角、大光圈、低畸變、小型化等日益成為行業(yè)研發(fā)方向;機器視覺領域中,為了適應高精度工業(yè)制造的需求,光學鏡頭廠商提供的主流解決方案圍繞著高清分辨率、無畸變、大景深、大像面、大光圈等技術要求。
現(xiàn)階段,光學鏡頭產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出如下技術特點和趨勢:
光學鏡頭行業(yè)水平及趨勢
資料來源:普華有策整理
(1)光學薄膜技術發(fā)展迅速,成為關鍵技術熱點
隨著下游應用的深化和擴展,對光學成像品質要求日益提升,推動著現(xiàn)代光學成像技術不斷往高精度方向發(fā)展。由于在減反射、增透射、偏振分光等方面的特性,精密光學薄膜對下游應用的后期算法實現(xiàn)效果起著至關重要的作用,如何不斷改進并對光學薄膜加以有效利用成為光學鏡頭行業(yè)的關鍵技術熱點。近年來鍍膜技術快速進步:一方面,以濺射成膜技術、等離子體化學氣相沉積成膜技術等為代表的原先主要應用于集成電路制造的精密鍍膜技術逐漸應用于光學元件的制造,極大改善了現(xiàn)有主流的蒸發(fā)鍍膜技術在曲率半徑較小的鏡面容易出現(xiàn)鍍膜不均勻的缺點,提升產(chǎn)品的良率;另一方面,膜系設計相關的計算機輔助軟件不斷發(fā)展極大提升了鍍膜工程師在光學設計領域的效率,為快速開發(fā)出能夠符合客戶需求的產(chǎn)品提供了可能。
(2)高精度、自動化設備不斷引入光學冷加工和組裝環(huán)節(jié)
除上述的鍍膜外,荒折(粗磨)、砂掛(精磨)、拋光、芯?。ミ叄┑裙ば驑嫵闪斯鈱W冷加工的基本工藝。近年來,高速精磨、高速拋光、激光定心等技術逐漸開始大規(guī)模應用于光學冷加工中,高精度、自動化加工設備的不斷更新?lián)Q代不僅顯著提升了生產(chǎn)效率,而且提升了加工精度。新型加工工藝的應用、高精度自動化設備的投入以及高技能人才共同推動光學冷加工效率和產(chǎn)品品質的進一步提升。此外,傳統(tǒng)光學鏡頭的組裝主要依靠人工組裝,效率較低且生產(chǎn)誤差較大,產(chǎn)品品質穩(wěn)定性較低。隨著自動組立機在組裝環(huán)節(jié)的應用,光學鏡頭的組裝環(huán)節(jié)逐漸轉變?yōu)榱鞒袒淖詣咏M裝,極大地提升組裝效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性。
(3)非球面光學元件的加入豐富了光學解決方案的設計思路
非球面光學元件是指面形由多項高次方程決定、面形上各點的半徑存在一定差異的光學元件。在光學設計中,非球面光學鏡片可以在一定程度上校正像差、增大相對孔徑并且簡化光學結構,對提高成像質量、擴大視場范圍以及減小光學鏡頭的外形尺寸和重量等起著積極作用。非球面光學元件的加入豐富了光學解決方案的設計思路,進一步提升了光學鏡頭的成像效果。
(4)高精度、數(shù)值化檢測系統(tǒng)逐漸成為主流檢測手段
隨著現(xiàn)代光學成像技術不斷往高精度方向發(fā)展,與之配套的檢測技術在近年來也快速提升,激光平面干涉儀、分光光度計、高精度中心檢測儀、多座標掃面儀等高精度檢測設備不斷進入光學鏡頭相關的光學元件、機械結構件的制造環(huán)節(jié)中,提高了檢測的效率和可靠性。此外,在眩光、鬼影等的檢測過程中,數(shù)值化的雜散光檢測系統(tǒng)逐漸取代了原先需要大量人工計算和主觀判斷的檢測方法,成為光學鏡頭廠商在針對眩光、鬼影等檢測的主要手段,有效地保證了光學鏡頭成像質量的穩(wěn)定性。
3、光學鏡頭行業(yè)競爭格局和市場化程度
總體而言,光學鏡頭行業(yè)市場化程度較高,但在不同應用領域市場競爭格局呈現(xiàn)不同特點:
安防視頻監(jiān)控市場:市場集中度較高,且國內廠商占主導;但國際高端市場仍被日本騰龍、富士能等廠商占據(jù),舜宇光學、力鼎光電、聯(lián)合光電、福光股份等部分國內廠商開始在國外市場與之競爭。
車載鏡頭:市場集中度較高,市場仍以日系、美系光學廠商為主,國內僅舜宇光學處于領先位置;聯(lián)創(chuàng)電子、力鼎光電等廠商積極布局車載鏡頭市場,有望提升國內廠商整體市場地位。
新興消費類電子:市場細分較多,且多數(shù)仍處于前期培育階段,光學鏡頭廠商市場集中度較低,無明顯優(yōu)勢廠商。
機器視覺:市場主要被德系、日系光學廠商占據(jù),國內廠商仍處于經(jīng)驗積累和技術沉淀階段。
4、助推行業(yè)發(fā)展的三大有利因素
(1)下游應用領域的廣度和深度不斷擴展,市場需求持續(xù)增長
近年來,恐怖襲擊等事件發(fā)生的頻率呈現(xiàn)上升趨勢,為了有效應對日益嚴峻的反恐局勢,全球各國不斷加大對于安防視頻監(jiān)控領域的投入。此外,隨著大數(shù)據(jù)、云計算等創(chuàng)新技術的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)安防視頻監(jiān)控領域已逐漸從事后追查和事中響應階段向事前預防階段覆蓋,海量的高質量視頻數(shù)據(jù)需求對光學鏡頭等安防視頻監(jiān)控設備核心部件提出了更高的要求,一定程度上推動了光學鏡頭在安防視頻監(jiān)控應用領域的快速增長。
除了安防視頻監(jiān)控領域,受益于各國對行車安全立法與安全評級提高等因素的影響以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領域的技術創(chuàng)新帶動產(chǎn)品、行業(yè)創(chuàng)新,車載鏡頭、智能家居、視訊會議、無人機、VR/AR 設備、運動 DV、3D Sensing、計算機視覺等新興產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展,不斷拓寬著光學鏡頭的應用領域。同時,各應用領域中對于光學成像質量、實際應用場景等綜合需求也在不斷提升,推動著光學鏡頭行業(yè)產(chǎn)品和技術不斷革新,為光學鏡頭產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長提供了新動能。
(2)良好的政策環(huán)境促進了光學鏡頭行業(yè)持續(xù)發(fā)展
作為能夠承擔光傳輸、控制及承載技術信息的光學基礎產(chǎn)品,光學鏡頭是制造各種光學儀器、圖像顯示產(chǎn)品等的重要組成部分,下游應用涵蓋了安防視頻監(jiān)控、車載鏡頭、新興消費類電子、機器視覺等眾多戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。近年來,我國在光學鏡頭及上述應用領域陸續(xù)出臺了一系列產(chǎn)業(yè)支持政策,為光學鏡頭行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供良好的政策環(huán)境。
(3)國產(chǎn)光學鏡頭競爭力的提升
隨著光學鏡頭產(chǎn)業(yè)向中國轉移,我國光學鏡頭廠商在全球市場中扮演著越來越重要的角色,在智能手機、安防視頻監(jiān)控、車載鏡頭等領域中均有代表性企業(yè),并在安防視頻監(jiān)控等領域占據(jù)主導地位;但德系、日系廠商憑借技術、品質、品牌等方面的優(yōu)勢,仍占據(jù)著全球光學鏡頭產(chǎn)業(yè)的高端市場。
伴隨著本輪下游應用領域的擴展,產(chǎn)品和技術的不斷革新,有實力的國內廠商紛紛加大投入,引進先進設備和工藝,進行核心技術、元件和產(chǎn)品的攻關,例如光學設計、模壓玻璃非球面鏡片制造等,力爭在光學鏡頭應用領域快速擴展的大背景下,進一步提升國產(chǎn)光學鏡頭的競爭力,在高附加值的高端市場上同德系、日系廠商展開競爭。
5、行業(yè)主要進入壁壘
(1)技術壁壘
光學鏡頭行業(yè)集成了精密機械設計、幾何光學、薄膜光學、色度學、熱力學、電子技術、工業(yè)設計等多學科技術,屬于技術創(chuàng)新推動型行業(yè),整體技術門檻較高。近年來,下游應用領域的廣度和深度在不斷拓展,對光學成像性能需求也在快速提升,不同應用領域、不同應用場景的非標準化需求提高了產(chǎn)品設計和制造的難度,要求光學鏡頭廠商在相關技術領域的長期積累和不斷投入,方能提供具有針對性的光學成像解決方案,這在一定程度上對行業(yè)的新進入者形成了技術壁壘。
(2)人才壁壘
光學鏡頭行業(yè)是一個綜合性行業(yè),對不同崗位的人才需求差異較大:光學鏡頭設計橫跨數(shù)個不同學科,要求光學鏡頭廠商擁有一批具備相關學科知識的高素質、高技能專業(yè)技術人才,用以保證自身能夠緊跟市場動態(tài)推出具有針對性的光學解決方案;光學鏡頭生產(chǎn)具有工序復雜、精密度要求高等特點,要求生產(chǎn)人員擁有熟練生產(chǎn)操作技術,這需要企業(yè)投入大量的時間進行員工系統(tǒng)化培訓和經(jīng)驗積累;在銷售方面,為了快速響應終端品牌客戶的產(chǎn)品需求,光學鏡頭廠商需要一支經(jīng)驗豐富、反應迅速、深諳市場動態(tài)的銷售團隊,這需要長期培養(yǎng)和業(yè)務實踐磨練。新進入企業(yè)很難在較短時間內積聚一支擁有各方面高素質人才的隊伍,存在較高的人才壁壘。
(3)資金壁壘
光學鏡頭行業(yè)屬于資金密集型行業(yè)。一是,精密加工對生產(chǎn)環(huán)境要求較高,組立車間通常要達到千級無塵,同時要求恒溫恒濕,相關裝修和設備投入較大;二是,精密加工設備價格不菲,以關鍵設備鍍膜機為例,主流的日本光馳真空鍍膜機單價在 300 萬元上下;三是,運營費用較高,原材料采購、研發(fā)費用投入以及員工薪酬等方面支出較大。因此,光學鏡頭行業(yè)具有較高的資金壁壘。
(4)系統(tǒng)管理壁壘
光學鏡頭行業(yè)屬于精密制造行業(yè)。一方面,鏡片等光學元件的加工和光學鏡頭的組裝涉及工藝流程較為復雜,且加工精度要求高;另一方面,光學鏡頭產(chǎn)品通常是根據(jù)不同應用領域、不同應用場景進行非標準化設計,產(chǎn)品之間差異較大,對柔性生產(chǎn)提出了更高的要求。因此,為了保證最終的產(chǎn)成品性能參數(shù)達到要求,同時進行批量化生產(chǎn),提升產(chǎn)品良率,除了精密加工設備(如鍍膜機)外,還需要具備對各類設備進行系統(tǒng)化整合、管理的能力。光學鏡頭廠商必須經(jīng)歷長期的生產(chǎn)實踐才有可能積累相關的工藝經(jīng)驗并提高生產(chǎn)管理能力,行業(yè)的新進入者難以在短期內具備這種能力。
(5)客戶壁壘
光學鏡頭是安防視頻監(jiān)控、車載鏡頭、新興消費類電子等下游產(chǎn)品光學成像系統(tǒng)的核心部件之一,對光學成像質量起著至關重要的作用。下游電子產(chǎn)品制造企業(yè)和終端品牌客戶通常為全球知名企業(yè),一般都有著較為嚴苛的供應商審核認證體系。要成為下游電子產(chǎn)品制造企業(yè)和終端品牌客戶的合格供應商,需要經(jīng)過嚴格的質量管理體系認證以及對單個產(chǎn)品的技術性能的全面審核,一方面,對光學鏡頭廠商的產(chǎn)品設計、精密加工、品質管控等均有較高要求;另一方面,也導致了光學鏡頭產(chǎn)品導入周期較長。客戶在確定某一型號產(chǎn)品的光學鏡頭合格供應商后,基于質量控制管理、生產(chǎn)周期管理等方面的考慮,一般而言不會輕易更換。這種長期穩(wěn)定的合作關系,能使公司獲得穩(wěn)定的訂單,同時也會對行業(yè)新進入者形成較高的壁壘。