探索光学镜头技术前沿

技术前沿：特种光学镜头

光学技术和产品当前在国民经济与社会中深入广泛应用，具有基础性地位，是空间科学、航天航空、国防军工及新一代信息技术等当今前沿科技发展不可或缺的关键环节，也是许多高端装备的核心元器件。

光学行业处于国家军民融合战略的前沿阵地，是现代光电子行业的一个重要分支，是融合了光学设计、超精密加工、材料学、机构学、电子学等诸多先进科技的技术密集型产业。光学产品属于技术密集型行业，产品创新是企业持续发展、巩固竞争地位的基石。同时，许多光学先进技术总是先出现并应用于军事领域，技术成熟和成本降低后转化为民用。

随着现代科技的发展，光学镜头应用领域不断延伸拓展。空间观测、航天军工项目对光电产品具有刚性需求。我国多项航天工程正在快速推进，光学系统为航天工程、空间探测不可或缺的组成部分，面临稳定持续的市场需求。光电产品在军工武器装备上的应用将日渐广泛，并随着我国不断提升国防实力，其需求将稳步增长。

目前，安防监控逐步趋于成熟，产业空间较大，而车载视觉系统、物联网及人工智能等应用正成为推动产业发展的新兴力量。社会治安监控系统是城镇建设规划的关键组成部分。平安城市是城市信息化的第一步，未来将在物联网的基础上向数字城市、智慧城市发展。

光学系统及镜头作为智慧城市、智能家居、智能工厂的“神经末梢”，将在社会各层面有更加广泛深入的应用。汽车行业高级辅助驾驶技术正从高端车型向中端车型渗透，单车镜头使用量有了明显增长，红外夜视系统需求也逐步得到释放。智能网联汽车已成为各大汽车厂和互联网巨头争相研发的焦点，车载光学产品未来市场潜力巨大。

产品技术不断提高，引领产业升级并反哺市场

光学及光电技术的发展在一定程度上推动了我国空间科学、航空航天等重大战略项目的成功实施，也提高了我国国防军工的科技水平，促进了光电系统在武器装备更加广泛的应用。民用光学镜头不断向高分辨率、大倍率、超广角、小型化等方向发展，进一步拓展了下游市场空间。如高清、低照度等摄像技术的发展使得物联网、人工智能系统采集更高质量的信息数据，提升系统运行效率和精度，有利于新兴技术在各个产业的加速推广应用，从而带动光学系统产业规模的进一步扩大。    

光学镜片

镜头的镜片主要分为两类：球面镜片与非球面镜片。球面镜片具有无法将并行的光线以完整的形状聚集在一个点的问题，特别是在大光圈、大广角镜头下成像会存在不清晰的问题，在影像表现力方面存在局限性。非球面镜头提高光学性能，解决了球面镜头成像扭曲的问题，解决了大光圈镜头的球面象差补偿、大广角镜头的影像扭曲补偿的技术问题，提高了成像清晰度，同时，非球面镜头具有体积小、重量轻的特点，解决了变焦镜头的小型化的技术问题。

包括玻璃球面玻璃、玻璃非球面、玻璃棱镜、塑胶非球面、塑胶结构件等。

塑胶非球面

塑胶光学件包括镜头上的镜片，投影中的反射镜，复眼等产品。

玻璃非球面    

产品应用涵盖了车载镜头、红外镜头、投影镜头照明成像等。

棱镜

主要应用场景为投影TIR棱镜。

玻璃球面

各工序都已实现自动化：荒折-砂挂-研磨-芯取-镀膜-涂墨-胶合。    

特种光学器件分为光学镜头、光电系统及光学元组件，有定制产品和非定制产品。

（1）定制产品

定制产品主要用于航天工程、空间观测、导弹制导、边防海防及军舰军机火箭等各军种军事装备中，包括星载、舰载、箭载、弹载等各类镜头产品。

   

受玻璃、塑料材质自身特点影响，全玻镜头、塑料镜头、玻塑混合镜头各有其特点和比较竞争优势，从而决定了各自适用的领域。

   

空间光学涉及到光学设计、机械设计、热力学分析、杂光抑制设计、耐辐射分析等学科，其设计极为复杂且难度较大。包括非球面设计技术、高强度轻量化设计技术、膜系设计技术，相关光学产品具备焦距长、相对孔径大、线视场大、宽光谱、空间分辨率高等性能技术等。

其中大口径透射式天文观测镜头主要应用于空间观测，空间观测拍摄目标为近地空间飞行器、空间碎片、远距离行星、星云等天体，其特点为距离遥远、亮度暗弱、高速运行等。由于空间观测拍摄要求较高，成像镜头必须具备焦距长（更远）、相对孔径大（获取光能的能力强，更清晰）、线视场大（更广）、宽光谱、空间分辨率高等性能。公司运用大口径透射式天文观测镜头的设计与制造技术，研制的天文观测镜头，在大口径、长焦距（更远）的情况下，同时具备拍摄角度大（更广）与大相对孔径（影像亮度高，获取光能的能力更强）的技术特点，填补我国天文观测、空间目标精确定位系统探测能力的空白。

目前，国内的天文观测站上所用的空间观测光电系统主要分为两类：反射式成像系统和透射式成像系统。反射式成像系统为目前的一种普遍解决方案，但是，其存在一定的缺陷，反射系统的原理为光线反射后成像，反射会放大镜片表面加工缺陷对成像的负面影响，且反射后光能损耗大，为减少上述缺陷，反射系统对镜片的精度要求更高，其加工、检验和装配调试的难度大、周期长、成本更高，而透射式成像系统克服了上述缺点，并具备视场角广，杂散光少等特点。

多光谱共口径镜头可满足同时观测紫外光、可见光、多波段红外光及激光等光谱的应用场景，例如军用镜头，同时兼具日间、夜间及抗干扰作战功能，即需要同时具备观测可见光与多波段红外光的功能，可采用多光谱共口径镜头技术实现。

目前多光谱拍摄与观测主要是通过多个不同光谱成像镜头实现，即不同光谱采用独立的镜头进行观测。该种多光谱观测方案存在缺陷，针对同一个目标，两个或两个以上镜头对其进行拍摄后成像后，由于拍摄角度存在一定差异，无法实现不同光谱对同一目标拍摄成像完全一致，且体积较大。多光谱共口径镜头的技术正是突破了这一缺陷，采用同一个镜头，对同一个目标的不同光谱进行采集成像，实现了不同光谱对同一目标拍摄成像完全一致。多光谱共口径镜头的研制生产存在大量技术壁垒，例如由于多光谱镜头集成于一个镜头内，在复杂环境下如何实现成像稳定问题较难克服。    

特别是应用在高变倍比、长焦距变焦镜头的设计等领域，二组元到多组元的变焦光学系统设计技术非常关键。复杂变焦光学系统主要应用于军用战车、战机、军舰以及森林防火、高端安防监控等领域。这些领域应用的主要技术需求为：短焦（近距离）情况下视场角更大（更广），长焦（远距离）情况下图像更清晰，且在变焦的过程响应速度快，保持全程图像清晰。目前简单结构变焦产品与多点变焦产品无法满足上述要求。因此，复杂变焦光学系统的设计在上述领域中的应用起到了至关重要的作用。复杂变焦光学系统的设计难度大，主要原因为需同时兼具大倍数、高分辨率、图像全程清晰的技术特点。

定焦产品技术水平的通行评判标准

变焦产品技术水平的通行评判标准

空间光学产品一般需要全光谱镜头的设计技术、全光谱膜系的设计加工技术，包括紫外光、可见光、短波红外、中波红外、长波红外及激光等，因此产品应用场景极为广泛，涵盖安防监控、工业检测、森林防火、辅助驾驶及军事领域。    

（2）非定制产品

行业非定制产品主要为安防监控镜头、物联网及AI镜头、车载红外镜头、系列，产品包括城市安防、政企单位、智慧安防、智慧交通、智能制造、金融、教育、医疗、零售等各类不同领域。

1）安防监控镜头

2）物联网、AI镜头    

3）车载、红外镜头

民用光学镜头不断向高分辨率、大光圈、超广角、透雾夜视、小型轻量化等方向发展。物联网、人工智能领域，信息采集对人工智能系统的数据运算的精度和效率有至关重要的影响，光学产品需要具备清晰度、分辨率更高，畸变更小，杂光、光晕小，抑制强光等特征，使成像色彩更真实。    

核心技术

   

产品生产

镜头生产过程中，镜片前工序属于普通工序，镜片后工序及结构件、机械件装配属于关键工序。将玻璃镜片由毛坯加工成玻璃镜片需经过的主要加工流程为“荒折—砂挂—研磨—芯取—镀膜—粘合—涂墨”，其中“荒折—砂挂—研磨”又称“前工序”，“芯取—镀膜—粘合—涂墨”又称“后工序”。经前工序加工完成的为镜片半成品，经完整加工流程的为镜片成品。玻璃镜片加工前工序附加值较低，自动化程度不高；后工程附加值较高，对生产加工工艺要求也相对更高。    

一般光学产品的工艺流程：

安防、车载、物联网、AI镜头工艺流程

红外镜头工艺流程    

行业发展

光学行业是当代信息技术、新材料、生命科学、生物医药、资源环境等重点发展领域的重要支撑，目前已经深入国民社会和经济的各个领域，并已成为当今前沿科技发展不可或缺的关键环节。

（1）光学行业面向科学前沿

光学系统在空间探索、航空航天、国防军工、高端仪器与装备等领域作为关键的功能器件，是许多技术创新和应用的前沿阵地，相应带动了新材料、新技术、新工艺、新装备的创新发展，相关的支撑科学与技术主要包括新型光学理论、先进光学设计方法、光学材料与加工技术等。

1）空间光学是空间科学研究探测的前沿领域

在空间光学领域利用光学设备对空间和地球进行观测与研究，包括空间天文观测、深空探测和对地探测等，其使用的空间光学系统正向着大口径、长焦距、大视场、多光谱、高测量精度、轻量化等方向发展。其中，大口径光电装备决定了人类空间观测能力的极限，可展开光学成像技术、薄膜反射镜成像技术、衍射望远镜成像技术等新技术的研究则提升了光学系统的空间分辨率，促进大口径、大视场光学系统不断突破。可见光、微光、红外、紫外等多光谱技术适应了全天时精密观测需求。空间光学成像镜头、设备研究涉及材料配方究、材料成型和烧结工艺、关键设备研制和维护、坯体的加工与无损检测、光学表面改性、材料性能测试等一系列新材料、新工艺、新装备的关键性技术，为当今世界科技前沿领域。    

2）军事领域是高端光学技术的前沿应用领域

军事领域是目前“高、精、尖”光学技术应用最为广泛、深入的领域，涵盖了从紫外到红外全部电磁波波段，以及从光的产生、传输、探测、处理到光与物质的相互作用等光学技术应用。按工作原理和技术发展，军事领域光学技术应用通常可分为：光学仪器、微光夜视技术、红外技术、激光技术和光电综合应用技术等几大类，其中红外技术、激光技术和光电综合应用技术是目前军事领域高端光学技术的最前沿应用。红外技术主要应用物体的红外辐射进行探测和识别，在军事上有广泛应用，目前前沿应用领域主要为红外跟踪和制导技术、红外夜视技术和红外遥感技术等。

激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，其在军事领域的前沿应用包括激光制导技术、激光通信技术、战术激光武器等。在微光、红外、激光等光电子技术发展的基础上，为了满足作战使用和科研试验的要求，军事领域主要发展了光学遥感技术、光电制导技术、光电跟踪测量技术、光电对抗技术等光电综合应用技术。

军用光学系统要求成像质量好、体积小、重量轻、结构简单，促进了光学设计和加工领域的一系列大规模技术革命和创新活动，数控单点金刚石车削、光学玻璃透镜模压成型、光学塑料成型等高精密加工技术蓬勃发展，广泛用于有色金属、锗、塑料、红外光学晶体、铍铜、锗基硫族化合物玻璃等各类光学材料以及球面、非球面光学零件加工。这些光学精密加工的新装备体现了当今装备制造的尖端技术，被欧美日发达国家所掌控，并实行出口管制。

军用光学技术的发展，不仅为军队建设提供了现代化的武器装备和技术手段，增强了国防实力，同时还推动了信息技术、精密加工、新材料等新兴技术和新兴产业的发展，促进了科学技术和国民经济总体水平的提高，增强了综合国力。    

3）光学技术是高端仪器和高端装备制造业的发展支撑

光学在高端仪器与装备应用领域，充分体现了其超精密加工的技术水平。以集成电路制造业为例，光刻技术是集成电路制造产业的核心，决定集成电路的元件特征尺寸。其中，极紫外光刻是传统投影光刻技术向更短波长的延伸，被认为是最具潜力的下一代光刻技术。

光学系统是极紫外光刻技术最主要的功能部件之一，涉及的非球面加工与检测技术、超高精度物镜系统波像差检测及集成技术等技术瓶颈体现了光学前瞻科学技术的发展方向，目前经过我国多个光学科研单位多年的攻关，已经成功攻克了相关核心技术，实现了光学前沿技术的跨越。光学技术的进步直接推动高端仪器和高端装备制造业的发展。

4）目前我国光学领域正在赶超世界先进水平

我国建国后建立了以满足国防需求为主的完整光学工业体系，相继设立了中科院长春光机所、西安光机所、成都光电所、西安应用光学研究所等一批光学研究单位，以及光学军民融合创新平台。当前，随着空间探测、航空航天、国防军工、装备制造等各项事业的快速推进，我国光学理论研究、技术创新及光学加工制造能力正在与欧美发达国家的先进水平迅速拉近。

如2018年我国4.03米大口径碳化硅反射镜通过验收，是世界上最大口径碳化硅单体反射镜，突破了大口径反射镜镜坯制造和反射镜加工技术被美国、法国、德国等少数西方国家垄断的局面。

（2）光学行业支撑国家战略实施    

光学行业因面向科学前沿，应用广泛，是许多国家重大战略项目实施的关键。光学系统是空间探测和航天事业的重要支撑，如2016年天宫二号与神舟飞船的多次交汇对接中，使用了TV电视摄像机、光学成像匀化器、光学成像敏感器等关键设备、组件，保障了对接任务的成功。嫦娥三号着陆器携极紫外相机降落在月球表面，对地球周围等离子体层进行实时、全局遥感成像观测，对空间科学研究与空间环境监测具有重要意义。

光学系统也是气象、海洋、高分、资源、环境等对地观测遥感卫星的核心有效载荷，近年来我国遥感卫星密集发射，为我国基础研究、生态文明、“一带一路”建设、科学防灾减灾等国家战略项目提供关键支撑。

当前，我国多项航天工程正在快速推进，运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网三大工程将成为航天工业未来发展的趋势和核心。“十三五”我国将完成载人航天和探月工程三步走任务，形成较完善的卫星及应用产业链，这些都离不开先进光学设施的基础性作用。

光学系统在提升我国武器装备、增强国防安全水平上发挥重要作用。例如，航母着舰导引系统可自动搜索和捕获目标，实现精确跟踪和引导。在机载侦察设备中，综合应用可见光照相、微光摄像、红外成像和激光遥感技术等进行侦察，可获取更多信息，有利于分辨、识别目标；星载红外预警系统可用于探测弹道导弹，为反导防御系统提供预警信息等。随着光电探测、光电制导等光电技术在军事上的应用，光学系统在情报侦察、夜间作战、远程空袭、精确制导等作战中发挥了极其重要的作用，已成为现代军事技术不可或缺的重要组成部分。    

在制造业领域，高端装备是工业转型升级的关键环节，被列为战略性新兴产业上升至国家战略层面。近年来随着《中国制造2025》等相关政策文件的发布和实施，我国开启了装备制造业产业升级的新篇章，光学技术的进步将直接推动我国高端装备制造乃至先进制造业的发展。如光刻机被称为半导体制造业皇冠上的明珠，光刻投影物镜则是光刻机中最核心的部件，是当代精密光学与精密机械的最高水平。我国将光学系统关键技术研究列入“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”科技重大专项中予以攻关，于2017年顺利验收。

当前视频技术正经历从高清向4k、8k超高清的演进，超高清视频产业包含超清医疗、超清直播、超清安防等，被认为是5G技术率先落地应用领域之一，迎来了战略发展的机遇期。2019年，工信部等发布《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》战略文件支持超高清产业的发展，并将高精密光学镜头作为核心关键元器件重点发展，预计2022年我国摄像机、视频监控镜头等超高清视频采集设备销售收入将达120亿元，出口10亿元。

（3）光学行业全面服务经济社会发展

光学产品已经深入国民社会和经济的各个领域成为基础性设施，并在经济主战场上助力我国发展质量的提升和制造业转型升级。一方面，光学镜头已经成为信息化世界的“眼睛”，作为物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息系统最前端的光电感知核心器件。当前，世界正处在新技术革命和新工业革命的前夜，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蓬勃发展，人类社会从传统信息社会向智能社会过渡，而光学产品也正随着新一代信息技术的推广而深入应用到社会的各个角落。物联网在技术架构上是一个由感知层、传输层、平台层和应用层共同构成的信息系统。

其中，感知层由各种传感器以及传感器网关构成，如摄像头、表计、RFID、GPS、二维码标签等感知终端，类似人体神经末梢，是物联网系统识别外界物体、采集信息的来源。传输层主要负责传递和处理感知层获取的信息，平台层实现信息存储、协同、共享、互通的功能，应用层是物联网服务在各行各业的具体落地。当前，物联网在各行业新一轮应用已经开启，落地增速加快，车联网、社会公共事业、智能家居等已经成为物联网发展的热点行业，形成了较为清晰的商业模式。    

人工智能技术通过海量数据的搜集，利用算法分析和处理提供智能服务。数据是人工智能发展的基石，而光学产品则是其感知外界搜集数据的重要组成部分，其采集数据的精度直接关系到智能运算的精度和效率。因此，人工智能技术的创新突破和推广应用也有赖于光学镜头技术的发展。如，《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》明确将图像类智能传感器作为人工智能核心基础之一，推动其实现高精度、高可靠、低功耗、低成本。目前，人工智能部分技术已经进入产业化发展阶段，带来新的产业兴起，深度赋能医疗、安防、交通、金融、零售等领域。    

另一方面，在高端制造业如3D打印机及半导体制造使用的光刻机，CT、磁共振、内窥镜等高端医疗设备，以及生命科学中DNA测序设备中，光学系统都是作为最主要的功能部件之一，发挥核心作用。集成电路是现代电子信息产业的核心，在现代信息社会中居于战略性基础地位，是衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，而光刻机及其光学系统技术又是集成电路制造业发展的基础支撑。现代工业生产中，光学镜头被广泛用于机器视觉检测，是实现自动化、智能化制造的基础。这些高端应用的光学镜头对材质选型、机构设计、光学精密加工与测试等要求极高，技术难度大，掌握相应技术对支撑高端装备国产化具有十分重要的意义。

光学行业在新模式方面近三年的发展主要体现为军民融合创新机制的稳步推进。军民融合是国家实现创新驱动的重要发展战略，近年来，我国着力建设军民结合的科研设备共享平台，加强军民科技资源开放和军民两用技术相互转移。通过军民协同攻关，我国成功实施了载人航天及探月工程、北斗卫星导航、高分辨率对地观测系统、快舟卫星发射系统等军民融合重大项目和工程。

光学行业是典型的技术密集型行业，历来是军民融合发展的前沿阵地。我国光学产业的发展与军工技术密不可分，光学企业积极加入“军民融合”浪潮，福光股份、成都光明、中电海康、奥普光电等企业，背靠军工企业和科研院所，至今已在光学设计、光学材料与加工、光学镜头及下游应用等产业链上占据优势地位，重塑全球光学工业竞争格局。根据《“十三五”科技军民融合发展专项规划》，“十三五”时期是我国军民融合发展由初步融合向深度融合过渡的关键阶段，军事技术与民用技术交叉融合程度越来越深、渗透兼容越来越强，科技军民融合发展是顺应全球格局变化趋势的必然选择，预计我国未来一段时间光学产业的军民融合意识将不断增强，融合实践日益丰富。    

未来趋势

（1）军用光学领域的发展态势

①空间光学领域

空间光学利用光学设备对空间和地球进行观测与研究，利用不同波段和类型的光学设备，接收来自天体的可见光、红外线、紫外线、X射线和γ射线等，探测天体的位置、物理结构、运动演化规律等，包括空间天文观测、深空探测和对地探测，推进空间技术的发展很大程度上依赖于先进的光学和射电望远镜及仪器设备。2007年和2010年我国分别发射的“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星，搭载了CCD立体相机、激光高度计、降落相机等光学载荷，标志着我国进入具有深空探测能力的国家行列，空间光学技术也取得了跨越式的发展。近年来，国家对空间光学系统高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率、宽地面覆盖等方面的迫切需求，空间光学系统正向着大口径、长焦距、大视场、高测量精度等方向发展，在我国航天事业高速发展的大背景下，空间光学进入了新时代。

我国多项航天工程正在快速推进，运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网三大工程将成为航天工业未来发展的趋势和核心。根据2015年国防科工局等部门着手编制的航天发展“十三五”规划，“十三五”末我国将基本形成主体功能完备的国家民用空间基础设施，完成载人航天和探月工程三步走任务，形成较完善的卫星及应用产业链。定制产品作为航天工程、空间探测不可或缺的组成部分，面临稳定持续的市场需求。    

②军事武器装备领域

光学技术发展之初最先应用于军事，上世纪70年代后，红外、激光、毫米波等技术与电子技术的结合，产生了红外热像仪、激光制导武器、光学遥感设备、毫米波制导武器等，使战争形态从机械化战争逐渐转变为信息化战争，显著提高了作战效能。光学技术在各类武器装备和特殊场合的应用得到了极大的拓展，随着光电探测、光电制导等光电技术在军事上的应用，光学系统在情报侦察、夜间作战、远程空袭、精确制导等作战中发挥了极其重要的作用，已成为现代军事技术不可或缺的重要组成部分。

近年来，军事领域正从机械化和信息化基础上向智能化发展，人工智能的军事应用正成为国内外研究的热点领域，世界各主要军事大国以先进计算、大数据分析、人工智能等新兴技术为基础，研发应用了自动武器、无人作战机、无人地面战车、无人潜航器、作战机器人、智能炸弹等智能化武器装备，将对作战模式和战场环境带来广泛而深远的影响。智能化武器集光电传感、高速处理、人工智能于一体，具有记忆、分析、综合能力。其中，光电系统处于前端感知环节，将受益于武器装备的智能化趋势而得到更加广泛深入的应用。2018年我国国防支出为11,069.7亿元，2019年国防支出为11,898.76亿元，增长7.5%。国防开支的主要项目有人员生活费、训练维持费和装备费，但重点倾向装备费用。国防军费预算的稳定增长为公司军品发展提供了坚实的市场基础。我国周边安全环境复杂，大国地缘战略竞争日趋激烈，随着亚太地区成为全球地缘战略角逐的焦点，我国周边安全环境不稳定不确定因素增加。为了应对各方面的挑战，保持我国国防经费的持续投入、大力发展国防科技工业将是必然选择。    

（2）民用光学行业的发展态势

先进的科学技术往往率先被应用于军事领域，但军用技术只有转化为民用技术才能直接服务社会经济发展。当前大力推进国防科技工业技术军民融合已经上升到我国国家战略层面，每年都有一批军转民的技术名单出台，军民融合度不断扩大。光学行业处于军民融合的前沿阵地，必将持续受益于军用技术转民用的浪潮。

①安防监控镜头行业发展态势

安防设备主要包括视频监控、入侵报警系统、出入口门禁控制、防盗报警系统、可视对讲系统等，光学镜头是安防视频监控的核心部件，对成像质量起着关键性作用。当前安防监控高清化、智慧化升级，推动光学镜头技术快速革新。一方面，随着视频监控的深入应用，相关镜头技术获得了全面升级，光学变焦、大倍率、大广角、小型轻量化等技术广泛使用，长焦距、电动变焦镜头适应了对远距离、大范围室外监控的需要。为应对海岸、港口、河道、森林、阴雨雾霾等各种恶劣环境的监控，行业中涌现出长焦透雾镜头、高清鱼眼镜头、超低照度镜头、红外夜视镜头等众多应用解决方案产品。视频监控从高清进一步向4K、8K超高清技术演进，画面分辨率分别为高清的4倍和8倍，具有更强的信息承载能力。另一方面，安防正与物联网、人工智能技术快速融合，行业步入了智能安防2.0时代，华为、海康威视等发布了人工智能应用的安防产品。人工智能为保证对信息数据运算的精度和效率，对光学镜头可靠性和成像质量提出更高的要求，促使镜头企业的技术加速升级。    

全球范围内，安防设备市场总体保持稳定发展态势。北美和欧洲是全球视频监控市场发展较早，也是较成熟的市场，其视频监控产品正进行高清化、网络化的产品更新与升级。中东市场的安防视频监控产品主要应用于政府公共工程和油田监测等，社会局势的动荡使安防问题逐步得到重视。而亚洲、南美等地区经济快速增长、城市化进程加速、基础设施建设和社会流动性增加以及对犯罪行为防范有力拉动了安防产品的需求。根据TSR发布的数据显示，2011年全球安防视频监控镜头市场销量约为6,300万件，2016年迅速增长到1.47亿件，年均增速达17.97%。

从国内情况看，2005年8月公安部提出建设“3111试点工程”，促进了“平安城市”建设步伐，并在“智慧城市”、“智能交通”以及“2008北京奥运会”、“2010上海世博会”、“2010广州亚运会”、“2011深圳大运会”等重大工程和项目的推动下，我国安防行业掀起了第一个高速发展浪潮。“十二五”期间，安防产品在医院、学校、楼宇、场馆、能源、通讯、森林、环保、食品、厂矿企业等行业的应用逐渐发展起来，扩大了安防产品的应用空间。2017年中国视频监控市场总规模预计达到3,300亿元，2010年以来平均增速达到17%以上，占安防行业市场规模的53%，比2010年提高8个百分点。    

在此期间，海康威视、大华股份、浙江宇视科技有限公司等一批国产安防设备商快速成长起来，逐步成为国内外安防视频监控市场的领导者。同时，以福光股份、联合光电、宇瞳光学等为代表的国内专业镜头品牌，抓住前所未有的发展契机，成为大型国产安防设备企业的核心供应商，产销量不断扩大。未来安防监控镜头主要受以下几个方面的原因推动：

A、发达地区具有较大的更新换代空间，发展中地区市场新增需求巨大

随着全球各政府以及企业、家庭等对安防视频监控产品和服务的需求，全球安防视频监控市场将保持持续较快增长。欧美市场发展成熟，正经历高清化和网络化的升级。据不完全统计，美国安装有3000万个摄像头，平均每千人约有96台监控摄像机，监控摄像机分布密度居全球之首；英国在用摄像机超过430万台，平均每千人约有75台。摄像机的使用寿命一般在3-5年之间，存量市场更新换代空间巨大。而亚洲和南美等新兴市场，随着社会安保意识和消费能力的逐步提升，以中国、印度、东南亚等国家为代表的安防新增市场将保持持续高速成长。

Memoori数据显示，自2009年以来，得益于全球经济复苏、基础建设的大量投建，安防行业重新步入稳步增长阶段。2017年全球安防设备市场规模达到292亿美元（依出厂价计算），较2016年增长2.67%。

在全球安防市场上，各个国家和地区处于不同的发展阶段，气候条件和监控场景更加多样化，安防镜头要符合本地化的产品需求。例如，欧美用户关注产品的安全性、稳定性和隐私保护等，亚非拉市场更看中高性价比，泰国和墨西哥等地的产品面临潮湿海洋性气候下的防腐蚀问题，俄罗斯客户对产品耐高低温性能的要求更高。因此，具备较强的综合创新能力的企业能获得更多的国际订单。    

B、随着“平安城市”、“雪亮工程”、“智慧城市”的推进，安防镜头具有较大需求空间

从国内安防市场来看，视频监控应用已经呈现从重点领域向社会各经济领域全面铺开的态势，既涉及到金融、能源、电信、交通等传统领域，也涉及智能楼宇、文教卫、司法监狱等新兴领域。其中，传统的金融、能源市场趋于饱和，政府、交通市场还在持续快速增长，尤其是中小城市安防基础建设工作正处于蓬勃发展阶段。

2015年5月，发改委等发布《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》提出，到2020年重点公共区域视频监控覆盖率，新建、改建高清摄像机比例以及重点行业领域的重要部位视频监控覆盖率均要达到100%，同时逐步增加高清摄像机的新建、改建数量。2017年，国内以县为基本行政单位的“雪亮工程”建设已经全面铺开。2018年初，中共中央国务院发布了《关于实施乡村振兴战略的意见》，要求推进农村“雪亮工程”建设，助力建设平安乡村。国内安防建设不断下沉。

C、超高清视频技术的创新应用，创造了安防监控镜头的迭代需求

在安防监控领域，视频清晰度正在快速向高清、超高清化升级，从最初的标清摄像机，历经720P、1080P，近年来逐渐从高清向超高清演进，4K超高清镜头的使用逐渐增加，并进一步出现了8K超高清视频技术。超高清镜头能够提供更清晰的图像细节，弥补低光照、恶劣天气等环境缺陷，且覆盖的视野范围更广，适用于大场景监控，在高空瞭望、广场监控、森林防火等场景具有重要的价值。其中，4K技术在2013年安博会上开始展露头角，2015年4K技术再次取得突破，从传统的4K800万分辨率提升到1200万分辨率。2016年以后，4K技术已在各行各业得到了长足发展，海康威视、大华、华为等推出超高清安防解决方案，如2017年海康威视推出星空摄像机，大华推出了四目4K全景网络摄像机。    

2019年初，工信部联合国家广播电视总局、中央广播电视总台印发《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》，明确将按“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用，加快推进超高清监控摄像机等研发量产，推进安防监控系统升级改造，支持发展基于超高清视频的人脸识别、行为识别、目标分类等AI算法。据测算，2017年国内超高清监控采集设备的销售收入约43亿元。

D、随着国民安防意识的增强，民用安防市场需求将得到释放

民用安防产品包括家庭监控、智能家居、楼宇对讲、防盗报警等产品线，主要应用于家庭、商铺、网吧、中小型企业等单位。随着安防产品技术的提高，民众安全防恐意识的增强，教育、医疗、中小企业、商铺、家庭正逐渐成长为安防需求的中坚力量。

数据显示，2015年我国政府、交通、金融等传统应用领域仍占据监控产品需求的半壁江山，而民用监控市场仅有6%的市场份额，尚处于发展的起步阶段，远落后于发达国家。美国作为国际领先的安防市场，民用安防监控产值约占据了50%的份额。与发达国家相比，我国人均安防支出仅为英国的1/9，美国的1/7以及韩国的1/510，蕴含了强劲的发展潜力。

家庭安防是民用安防的重要分支，用于老人看护、育儿监督、保障财产安全等，由于直面普通消费者，市场规模庞大。家用安防摄像头不仅需要画质高清，更要求结构轻巧、美观大方、安装方便，能远程移动访问控制，并与物联网对接等。2013年起，众多安防企业将战略目标转向民用安防，同时，作为高清监控的基础条件，网络应用日渐普及，3G、4G以及逐步商用的5G等无线网路技术的出现，都为家用监控市场开辟更大的发展空间。

②物联网、人工智能领域的发展态势

当前，世界正处在新技术革命和新工业革命的前夜，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普及速度不断加快，人类社会从传统信息社会向智能社会过渡。物联网、人工智能信息系统将视频图像信息作为重要的数据来源，从而为光学镜头使用场景带来了更大的想象空间。    

物联网是通过信息传感器，将任何物体与网络链接实现万物互联，进行信息交换和通信，以实现物体的识别、定位、跟踪、监控和管理的网络系统。人工智简称AI，本质是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能技术可与物联网相互融合，对海量数据进行存储、分析和处理，针对不同的应用需求，实施智能化控制，提供智能服务。新一代信息技术的发展催生了大量新技术、新产品、新模式，深刻改变了传统产业形态和人们的生活方式，拓宽了产业边界，促进产业转型升级。Gartner报告显示，2018年人工智能创造的商业价值预计为1.2万亿美元，同比增长70%，2022年将达到3.9万亿美元。

新一代信息技术在经历概念驱动、示范应用引领之后，技术的显著进步和产业的逐步成熟推动其进入新的发展阶段。车联网、社会公共事业、智能家居等成为当前物联网发展的热点行业，形成了较为清晰的商业模式。安防、金融、教育、医疗和商业是当前人工智能渗透较多的领域。而光学镜头作为信息系统的神经末梢和信息化世界的眼睛，也正在依托物联网、人工智能技术的落地，将应用场景深入到安防、交通、金融、零售、医疗、家居、教育等国民经济和社会的各个角落。

在安防领域，随着高清化、网络化、智能化的逐渐普及，视频监控正步入智能分析的深度应用阶段，并有赖于安防镜头提供全面的、高清的视频数据以支持信息的准确分析。智慧城市、平安城市、智慧社区等是国家重点建设项目，智能安防作为智慧城市中不可或缺的一部分，安防镜头将受益于智慧城市的建设浪潮实现快速增长。2014年《国家新型城镇化规划》首次把智慧城市建设引入国家战略规划。2016年，智慧城市建设开启了从1.0向2.0的跨越，各地智慧城市建设热情高涨。我国住建部已公布了三批共计290个智慧城市试点，并规划在“十三五”时期推进100个新型示范性智慧城市。智慧安防是智慧城市的重要组成部分，2016年发布的《新型智慧城市评价指标》中，公共安全视频资源采集和覆盖情况被纳入评价体系，将极大推进视频监控的普及利用。    

在汽车交通领域，智能网联网化已成为科技发展的必然趋势，车联网、ADAS（高级辅助驾驶系统）是目前创新应用的重点。车联网技术借助于人、车、路、云平台之间的全方位连接和信息交互，催生了大量新的产品应用，其中包括了以车辆驾驶为核心的汽车智能化类应用，利用车上传感器，随时感知行驶中的周围环境，收集数据、动静态辨识、侦测与追踪，并结合导航地图数据，进行系统运算与分析。车载镜头将作为车联网信息的重要入口，帮助车辆可以完成自身环境和状态信息的采集，将受益于车联网市场的发展。

作为一种防患于未然的主动安全技术以及人工智能驾驶的过渡，ADAS配载可显著降低交通事故死亡率，受到各国政府、汽车企业和消费者的青睐。美国要求2018年起所有汽车必须安装至少一个倒车后视镜摄像头，欧洲、日本等国家已推出相关行业标准以推动高级辅助驾驶系统的普及。欧洲法规规定，2017年任何4星评级以上的新车均需配备主动安全系统。在技术进步、成本降低及市场需求等多重因素的推动下，最初仅应用于奔驰和宝马等豪华车中的ADAS技术，正在快速进入中级甚至入门级乘用车。ADAS装配率的提高带动了车载镜头的发展。ADAS系统初期以前视镜头为主，而完善的ADAS至少需要7枚车载镜头的辅助。

同时，随着技术的日渐成熟，高级驾驶辅助系统逐渐向自动驾驶过渡，各大车厂及科技公司纷纷投入研发无人驾驶汽车。在当前激光雷达成本高企的情况下，大多自动驾驶系统采用摄像头作为主要的视觉传感器，识别标识牌、道路线、车辆和行人等，将带动车载镜头行业进一步快速成长。

行业内的主要企业

OPHIRCORPORATION    

成立于1976年，总部设于以色列耶路撒冷，是一家精密红外光学、光电子仪器和三维非接触式测量设备领域的生产商，以先进的技术为基础，以质量和可靠性著称，开发、生产和销售高质量的产品。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

始建于1952年，1999年由中科院长春光机所与中科院长春物理所整合成中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。主要研究方向是发光学、应用光学、光学工程、精密机械与仪器的研发生产，先后参加了“两弹一星”、“载人航天工程”等多项国家重大工程项目。

华中光电技术研究院（717所）

七一七研究所，又名华中光电技术研究所，国家科研事业单位，隶属中国船舶重工集团公司，始创于1960年，主要从事光电探测技术、大型特种光电系统的研发，主要承担光电技术的应用基础研究和大型、特种光电系统的研发设计和生产等任务，是国家骨干科研机构和光电技术的主要研究中心。

佳能株式会社

成立于1937年，总部设于日本东京，是一家致力于图像、光学和办公自动化产品的日本公司，主要产品包括照相机、摄像机、复印机、传真机、影像扫描器和打印机等。

腾龙株式会社

成立于1950年，是一家综合性专业光学制造商，合作伙伴包括多家国际顶级电器生产商，拥有雄厚的技术实力，主要产品包括闭路监控镜头、安防镜头、各类相机镜头、摄像机镜头等。

中山联合光电科技股份有限公司（SZ.300691）

成立于2005年08月，位于广东省中山市火炬开发区，注册资本14,006.96万元。经营范围包括各类光电镜头产品、新型电子元器件制造、图形图像识别和处理系统制造等，主要产品有监控一体机镜头、手机镜头、车载镜头等。    

东莞市宇瞳光学科技股份有限公司

成立于2011年09月，位于东莞市长安镇，注册资本8,570.62万元，经营范围包括光学镜片、光学镜头、光学仪器、光学塑胶零件的研发、生产、加工和销售，主要产品为定焦、变焦镜头。

舜宇光学科技（集团）有限公司（HK.02382）

成立于2001年12月29日，位于浙江省余姚市，注册资本4亿3千万元，香港联合交易所主板上市公司。主要从事光学元器件、光电信息产品的制造、加工，精密模具的制造和加工等，主要产品为车载镜头、光学镜片、光学镜头、显微镜、手机摄像模组等。

福建福光股份有限公司(SH:688010)

专业从事特种及民用光学镜头、光电系统、光学元组件等产品科研生产的高新技术企业，是全球光学镜头的重要制造商。公司产品包括激光、紫外、可见光、红外系列全光谱镜头及光电系统，主要分为“定制产品”、“非定制产品”两大系列。“定制产品”系列主要包含特种光学镜头及光电系统，广泛应用于“神舟系列”、“嫦娥探月”、“火星探测”等国家重大航天任务及高端装备，核心客户涵盖中国科学院及各大军工集团下属科研院所、企业，为国内最重要的特种光学镜头、光电系统提供商之一；“非定制产品”主要包含安防镜头、车载镜头、红外镜头、机器视觉镜头等激光、紫外、可见光、红外系列全光谱镜头，广泛应用于平安城市、智慧城市、物联网、车联网、智能制造等领域。

审核编辑：黄飞