数字安防镜头全景调研与发展战略研究

数字安防镜头全景调研与发展战略研究一、 光学镜头行业规模光学镜头作为视频、图像信息的入海口，对信息采集的质量起着关键性作用，是人工智能（AI）和信息化世界的眼睛，是国家战略提出的人工智能、大数据、智慧城市、智慧物联（AIoT）、数字经济发展的实现基础。随着移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术的蓬勃发展，自动驾驶、智慧城市、智能制造等终端应用领域的不断深化，作为信息系统最前端的光电感知核心器件，光学镜头将深入应用到社会的各个角落，全面服务经济社会发展。根据中国光学光电子行业协会发布的2020年度中国光学元器件行业发展概况统计，中国的光学元器件市场近十年取得蓬勃发展，市场规模扩大了10倍以上，2020年中国光学元器件市场规模为1，400亿元（含光学元件、光学镜头及镜头模组）。未来也将在推动各行业信息化、智能化建设，满足国家整体安全防控体系建设需求及促进文化与科技领域深度融合等方面发挥重要作用。二、 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。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。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。三、 光学镜头全球现状随着光学镜头下游应用场景愈发广泛、主要制造生产国出台扶持政策及相关制造技术的进步与创新，全球光学镜头需求量逐年递增，行业市场规模稳定增长。据资料显示，2021年全球光学镜头行业市场规模为70亿美元，同比增长129%。随着行业下游需求量的不断增长，近年来全球光学镜头出货量持续增长。据资料显示，2021年全球光学镜头出货量为77亿只，同比增长116%。四、 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。五、 光学镜头行业技术发展创新及趋势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。（一）光学镜头行业技术创新及发展1、光学镜头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、光学镜头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、光学镜头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AllenMann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USP696788）。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32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、光学镜头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。为了打破以上困境，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。（二）光学镜头各应用领域差异化发展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。六、 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。七、 光学镜头下游应用领域市场发展随着社会经济的持续发展，以及光学光电子、移动互联网、物联网、云计算、生物识别、人工智能、移动通讯等相关科学技术的快速进步，光学镜头在数字安防、物联网、无人机、车载等下游领域的应用日益广泛，与日俱增的市场需求也为光学镜头行业的可持续健康发展提供了宝贵的契机。光学镜头作为以上应用领域产品的核心部件，是影响其应用效果的重要因素之一，光学镜头未来的发展趋势和市场容量同下游终端产品市场的发展前景密切相关。（一）光学镜头数字安防领域市场发展数字安防是指以视频物联为核心，集信息采集、分析及管理等功能为一体的安防及物联业务，其为传统安防业务升级转型而来，依托大数据、云计算、移动互联技术发展，并不断拓宽行业外延。传统安防主要包括视频监控、出入口控制与管理、入侵报警、楼宇对讲等细分行业，在人工智能等新一代信息技术快速发展的背景下，安防行业已由视频监控逐步升级到视频物联，行业经营范围进一步扩大。以海康威视、大华股份为代表的安防企业持续推进视频物联业务转型，将云计算、AI、大数据等新兴技术与传统安防产品结合，不断推出应用于智慧金融、智慧园区、智慧社区、智慧制造、智慧物流等各场景的解决方案，安防行业从单一的安全领域向多元化行业应用方向发展，旨在提升生产效率、提高生活智能化程度，为更多的行业和人群提供可视化、智能化解决方案。视频以其直观准确及时和丰富的信息内容而广泛应用于许多场合，扮演越来越重要的角色，视频物联是物联网未来最重要的数据入口之一，下游需求扩张，且新需求源源不断地涌现。1、光学镜头新装市场需求持续增长近年来，人工智能、大数据、物联网、生物特征识别等新一代信息技术与安防行业快速融合应用，有效支撑了平安城市、智慧城市建设，为创新社会治理、实现中国之治做出了重大贡献。国家财政公共安全支出每年稳定增长，从2012年公共安全支出7，112亿元至2019年成倍增长至13，902亿元。十四五期间，国家提出建设更高水平的平安中国，各级政府将深入推进新型平安城市、社会治理、智慧城市等重大项目建设，实施城市大脑、平安乡村、智慧社区等重大工程，持续拉动数字安防需求。同时，边防、海防、森林防护、轨道交通安全等国家整体安全防控体系信息化建设推动光学镜头深化应用。随着我国经济社会发展和智慧城市建设步伐的加快，新基建工程项目等内生需求旺盛，数字化转型、智能化提升、融合化创新将步入快车道，与此紧密相关的智慧交通、智慧医疗、智慧制造、智慧能源、智慧环保、智慧社区、智安小区等将成为新的市场热点。5G物联网AI技术发展为光学镜头应用创造更多可能。相比于4G，5G高带宽、低延时、广连接的特点使得万物互联、海量数据传输成为可能，超高清监控画面中的有效信息数量呈倍速增长，不仅有利于家庭、社区、店铺、农田等泛家庭场景的安防体系建设，也可以满足医疗、港口、矿山等行业借助视频进行远程辅助操作的需要。另一方面，物联网技术的发展带动了终端数量的快速增长，安防企业不断探索挖掘摄像头的新功能和新应用，为用户创造多层安全保障。在大数据、人工智能等新一代技术的驱动下，安防行业市场应用不断外延，园区、工地、校园等细分市场需求不断涌现。2、光学镜头存量市场更新升级随着信息技术及电子产业快速发展人民经济水平不断提高，安防系统建设已经由满足基本治安需求层次提升至数字安防层面。安防体系的升级改造成为未来的需求增长点，视频监控、AI识别等前端设备迎来大规模发展空间。以视频监控为例，当前安防行业正处于网络高清阶段尾声和智能阶段的起点，传统安防产品存在解像力低、低照性能差等特点，无法实现高清视频图像采集并支撑智能分析，仅解决了看得见的问题，在看得清和看得懂层面仍有较大差距。根据中安网统计，2018年安防智能渗透率仅为5%，产品3-5年后升级换代需求有望成为存量市场增长动力，带动新一轮镜头产品的升级换代和深化应用。安防行业向超高清、网络化、移动化、智能化、云化的智慧化方向发展，促使光学镜头产品向超高清、低照度、变焦等趋势升级更新。来自新兴市场增长及存量市场更新换代的需求持续推动光学镜头深化应用。根据TSR2021年镜头市场调研报告显示，2017年全球数字安防镜头市场出货量为18，590万颗，2020年受疫情略有影响但2021年迅速恢复，年出货量增长至43，528万颗。预计未来几年全球数字安防镜头市场仍将保持稳步增长，至2025年出货量将达到55，000万颗，收入增长至约1，74850百万美元。随着技术的快速发展，市场对视频、图像采集的要求经历了看得见向看得清的转变，并逐步向看得懂升级，超高清镜头不断普及。随着5G应用的不断普及、人工智能技术发展，人脸识别、车牌识别等人工智能应用对视频清晰度提出了更高要求，国家政策大力推进超高清视频的应用，工业和信息化部印发的超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）明确指出安防行业是4K摄像头的主要应用领域，重点推动超高清摄像头的规模应用。政策推动及技术发展需要促使光学镜头不断走向高清化，根据TSR2021年镜头市场调研报告显示，高清镜头目前已成为市场主流，出货量占比达到80%左右，预计未来高清及超高清镜头出货量占比将进一步提升，并逐步淘汰标清产品。目前在以出货量计算的安防镜头市场中，定焦镜头占主导地位，根据TSR报告统计，安防定焦镜头出货量分别为24，98340万颗、30，46750万颗及35，56740万颗，占安防镜头总出货量的80%左右。安防变焦镜头出货量分别为6，26660万颗、7，03250万颗及7，96010万颗，增长迅速，2018年至2021年复合增长率达1854%。变焦镜头与定焦镜头相比在视野切换、观测范围覆盖、动态追踪、细节放大等方面具备显著的性能优势，在各个需要视觉成像的领域，进一步提升成像质量和成像效果是长期的趋势和永恒的追求。随着变焦镜头工艺技术不断成熟、成本降低并进一步实现小型轻量化，将呈现出更大倍率的变焦替代更小倍率的变焦；变焦替代部分定焦；相同倍率下由解像力更高、靶面更大的变焦镜头替代原有产品等行业应用及技术升级趋势。因此，随着技术的进步，变焦镜头渗透率将逐步提高。具体来看，对变焦镜头的需求主要体现在：在智慧城市、边海防、无人区安全建设等发展背景下，安防对于远距离、大场景的监控需求不断提高，定焦镜头无法满足相应需求，如农村、广场等监控场景复杂，较难通过安装几颗定焦镜头覆盖全部范围，而仅一颗变焦镜头即可实现不同距离的监控，满足监控需求；随着人脸识别、步态识别、行为监测等人工智能应用的发展，需要对人物从远至近移动时进行实时追踪，镜头必须具备变焦功能才能实现；对画面清晰度及细节观测的追求：人工智能一般需要画面具备较高的清晰度，而镜头变焦倍率越大，就能将越小的物体放大到一定程度，有利于捕捉更微小的细节，提升识别度，定焦镜头本身无法实现细节放大，若通过算法实现数码变焦则会损失画面清晰度，变焦镜头优势显著。在技术和产品革新趋势的带动下，变焦镜头将广泛应用到各类视频监控、视频物联领域。根据相关行业研报及安防镜头市场主要参与者对市场需求的判断，行业变化趋势给光学镜头提出了更高的要求，变焦镜头是趋势之一，且这一趋势会随着光学镜头厂商在变焦镜头设计与制造技术的提高而愈加明显。根据TSR报告预测，变焦镜头出货量占比预计将从2021年的1829%提升至2025年的2515%，呈现增长趋势。除此之外，随着光学镜头在数字安防各个领域的规模应用，具备小型轻量化、低成本、高制造效率的镜头具备更大竞争优势。（二）光学镜头机器视觉领域市场发展机器视觉是指用机器代替人眼来做测量和判断，镜头是机器视觉获取信息最基础也是最核心的组件之一，镜头的成像质量也是机器视觉系统获得准确信息的保障。工业无人机是机器视觉领域的产品之一，由遥控设备和自带程序控制装置操作，具有技术集成度高、灵活性强等特点。随着我国利好政策的持续出台、无人机监管及行业标准不断完善，中国工业无人机市场预计将稳步健康发展，应用场景不断拓展，市场需求持续攀升。工业无人机的主要应用领域包括：电力巡检、应急救援、航拍测绘、水利应用、农药喷洒、海事监察、交通管制等。目前，我国工业无人机发展仍处于景气周期初始阶段，我国工业无人机应用较多的领域为农业植保，下游产业发展充分度不足，随工业无人机技术水平不断提升，国内大型无人机相关企业纷纷布局工业无人机相关产品的背景下，未来行业应用领域将不断扩大，并逐步深化。根据前瞻产业研究院数据，预计到2025年，我国工业无人机的市场规模将达到450亿元，年均复合增长率在39%左右，市场规模增速较快。光学镜头是无人机的核心部分之一，较早更多应用于消费无人机，完成航拍摄影等消费级应用。随着光学镜头设计、制造技术的不断发展，产品不断向超高清、变焦、小型轻量化等方向发展，使得超小型超高清变焦镜头在工业无人机上的应用带来可能，在不影响其续航能力的前提下为工业无人机提供远距离高清画面捕捉的能力，由此推动了工业无人机行业的技术进步及其在电网巡检、森林搜寻、工程测绘等应用领域的渗透。以电网巡检为例，目前人工巡检存在劳动强度大、耗资较高、效率较低的问题，工业无人机依靠搭载的高清摄像机捕捉画面，镜头的光学变焦功能使得其既可以拍摄整体画面，也可以在与电网保持安全距离的情况下通过变焦功能拍摄细节，进而通过智能化分析判断电网的安全性，高效完成巡检作业。（三）光学镜头其他新兴领域市场发展投影设备是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，其工作原理是通过光学镜头将接收到的图像或视频数字信号转变为光信号并投射到幕布上，广泛应用于教学、家庭娱乐、商务办公等场景。近年来中国投影设备市场发展迅速，根据IDC数据，2011年至2019年度中国投影设备出货量年均复合增速达1419%，行业空间逐渐打开。2011年至2015年中国投影设备出货量年均复合增速为816%，2016年以来受消费级场景渗透、全新光源应用及线上渠道放量等因素驱动，行业快速发展，2016年至2019年中国投影设备出货量年均复合增速达2239%。据IDC预测，到2024年，中国投影机市场的五年复合增长率仍将超过传统投影仪一般使用长焦或中长焦镜头，其投射100英寸的画面时需要投影仪与投射面保持3米以上的距离，对空间要求较高，且若用户使用过程中来回走动，容易被投射的强光刺伤眼睛、投影画面也易受到用户干扰而留下黑色的光影。超短焦技术的发展为投影行业带来了新的发展，使用超短焦镜头的投影设备，能够在超短的距离内投射出100英寸的画面。激光电视为新型投影设备的一种，通常采用激光光源及超短焦镜头，具备画面色彩效果好、投射比低、安装便携、清晰度高等特点。如采用投射比021的超短焦镜头，可实现贴墙放置（机台离墙面17cm）投射出100英寸以上画面，为家庭影院、商务会议等场景提供更佳的产品解决方案。我国激光电视核心零部件长期依赖进口，导致产品成本较高，其较高的售价也使得市场渗透率较低。近年来，国家战略积极推动激光电视国产化进程，十四五新型显示与战略性电子材料等重点专项申报指南指出突破新型显示产业应用关键核心技术，打通创新链、突破战略性电子材料制备与应用各环节的共性关键技术，保障我国信息、能源、交通、高端装备等领域核心电子材料和器件的自主可控能力，国内企业在超短焦镜头等领域技术发展迅速，有望打破海外技术垄断。根据IDC数据，2019年度激光光源投影设备细分市场出货量达39万台，同比增长3929%。未来随着国家战略积极推动，激光电视产业链成熟，核心零部件加速和规模效应释放，激光电视生产成本有望持续下降，市场渗透率提升。以激光电视为代表的新型投影设备市场具备广阔发展空间，并相应带动超短焦投影镜头的需求增长。视讯会议可实现点对点或多点之间的双向视频、语音和多媒体的同步交流，被广泛应用于会议、视频信访、商务会议、部门培训、互动教学、远程会诊等场景。随着语音和数据通信技术的发展，疫情催化远程办公教学，推动终端需求增长，远程会议市场迎来较大发展空间。据IDC统计，2020年全年，中国视讯会议市场规模达到95亿美元（约合652亿元人民币），预计未来仍将保持增长，在2024年超过100亿元人民币。视讯会议市场的持续增长将带动其主要硬件设施视讯会议镜头的增长。作为汽车车载成像的主要采集工具，车载镜头的应用广泛。按照应用领域可分为行车辅助（包括行车记录仪、高级辅助驾驶系统ADAS与主动安全系统）、驻车辅助（全车环视）与车内人员监控（DMS，DriveMonitoringSystem，驾驶员监控及OMS，OccupancyMonitoringSystem，乘员监控），贯穿行驶到泊车全过程。从位置来看，随着自动驾驶程度不断提升，汽车对于车载镜头的需求逐步从后视向侧视、环视、前视、内视多个方位拓展。目前运用最多的是前视以及后视镜头，未来伴随着主动安全、自动驾驶以及车联网相关技术的发展，车载镜头的应用将会更为广泛。作为智能驾驶的重要载体，ADAS（Advanceddriverassistancesystem，高级驾驶辅助系统）是智能驾驶的核心载体。ADAS按等级由低到高可划分为L0-L5六个等级，L0-L2为辅助驾驶范畴，L3-L5为自动驾驶范畴。车载镜头与超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达、红外传感器等传感器构成了ADAS系统感知层。车载镜头凭借对物体外形的识别能力及相对较低的规模量产成本优势，目前是车企实现ADAS感知层的首选传感器之一。随着ADAS等级的递进，对车载镜头的应用将进一步深化。2022年将有多款ADAS等级在L2+及以上的智能车型，全球迎来L2向L3、L4跨越窗口，预计2030年全球L2、L3和L4/L5级别的渗透率将分别达到30%、35%和20%4。车载镜头迎来快速发展期，预计全球车载镜头市场规模将由2020年的71亿元增至2025年的184亿元，年均复合增长率达21%。ADAS应用也对车载镜头解像力、可靠性等要求提升，具备技术优势的厂商将占据较大市场份额。除此之外，镜头下游应用领域包括智能消费、影视制作、视频直播、医疗器械等，正深入应用到社会的各个角落，具备广阔的市场空间。