智能家居镜头行业市场现状调查及投资策略

智能家居镜头行业市场现状调查及投资策略一、 光学镜头发展历程我国大陆光学镜头产业起步较晚，2000年之后才有部分光学企业涉足民用光学镜头市场。2008年之前，国内光学镜头市场基本上被被日本、德国品牌所垄断，安防监控市场、手机市场、医疗影像市场的光学图像设备上基本没有中国大陆自主生产的镜头，中国台湾企业生产的镜头产品也仅出现在少数较为低端的设备上。2008年之后，随着镜头制造工业日益成熟，光学产品成本逐步降低，日本的光学技术逐渐扩散到邻近国家和地区，包括中国台湾、韩国以及中国大陆在光学镜头生产上的规模日益扩大，涌现出像中国台湾大立光、亚洲光学等具有世界先进水平的企业。二、 光学镜头面临的机遇与挑战（一）光学镜头面临的机遇1、下游行业应用前景广阔，未来光学镜头市场需求仍将持续快速增长广泛稳定的市场需求为光学镜头行业的稳步发展提供了有力保证。随着社会经济的持续发展和人们生活水平的提高，以及光电子、移动互联网、物联网等技术的快速进步，来自数字安防领域对于光学镜头的需求保持稳定增长并不断拓宽行业外延、深化应用，同时无人机、视讯会议、智能家居、车载、AR/VR等新兴领域的兴起也将极大的促进光学镜头产业的发展。2、受相关产业政策支持推动，光学镜头市场稳定可期光学镜头作为视频图像信息的入海口，直接决定了可拍摄的视野角度、成像范围、低照成像能力、画面清晰度、画面畸变等，对信息采集的完整性、准确性及丰富性起着关键性作用，是信息化世界的眼睛，是国家战略提出的人工智能（AI）、大数据、智慧城市、智慧物联（AIoT）、数字经济发展的实现基础。光学镜头产业充分体现了光学设计、高端精密制造等现代技术，属于国家鼓励和支持发展的行业领域，受到国家及各地政府的政策支持，市场稳定可期。（二）光学镜头面临的挑战1、光学镜头行业技术更新升级较快，对企业研发投入要求较高近年来，光学镜头行业技术升级更新快速，对企业研发投入要求较高。光学镜头设计与制造技术需要企业长期的专业知识积累及研发投入，由于我国光学行业发展较晚，国内企业在高端光学镜头的核心技术方面与国外尚有一定差距。而随着国外先进技术外溢效应减弱，以及下游领域对镜头产品技术标准要求的快速提高，国内企业正面临新产品新技术快速升级、开发周期短、标准要求更高等方面的挑战。2、光学镜头专业技术人才缺乏光学镜头是技术密集型产业，在研发过程中，需掌握并运用光学、机械、电子等多领域专业知识，制造过程的加工精度要求、生产效率等对工艺技术的掌握也具有较高要求，产业的发展需依靠技术持续创新来支撑。同时，光学镜头需要根据下游不同应用领域需求进行开发、生产，才可发挥其作用。因此，光学镜头开发、生产过程中，相关专业技术人才不仅需具备多领域行业知识，还要理解下游应用领域的理论知识和技术，对专业技术人才的要求较高。目前中国的光学镜头企业从业人员中，技术人员的配套系统还未完善，存在人才供需问题。随着中国积极倡导中国制造业向智慧化、数字化发展，这一趋势使得各行业对专业技术人员的需求不断攀升，导致人才供需失衡的矛盾正日益凸显，若相应技术人才不足，将导致行业技术无法创新，行业的研发水平难以提高。三、 光学镜头行业发展历程光学镜头行业产业链上游为原材料环节，主要包括光学塑胶、光学玻璃等；中游为光学镜头生产供应环节；下游主要应用于手机、摄像机、光学仪器、车载摄像头模组、安防监控设备、机器视觉、VR/AR设备等领域。智能手机是光学镜头主要下游应用领域之一，随着近年来我国智能手机的不断普及，使得我国智能手机市场逐渐趋于饱和，市场需求主要为必要的替换需求，使得我国智能手机出货量呈下降趋势。2021年受5G升级的影响，智能手机出货量有所增长，达34亿台，同比增长133%。四、 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。五、 光学镜头产业概览（一）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。（二）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，中国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。（三）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、光学镜头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、光学镜头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，应用范围较以上镜头更为广泛，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。六、 各类材质镜片搭配使用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。