浅析运动光学镜头和摄像头模组生产工艺流程

　　和设备中的渗透率不断提高，不同的使用场景和各细分领域要求光学镜头自身搭载的技术也需要不断迭代创新。

　　光学镜头及摄像模组，处于光学产业链中游。光学镜头通过借助光学折射原理将需拍照的景物聚焦到胶片或图像传感器上，从而完成光学成像。摄像模组是在光学镜头的基础上，通过精密设计，整合图像传感器、电子零件等组成的光学电子组件。摄像模组将镜头采集的光线通过图像传感器将光信号转换成电信号，再经过图像处理器转换成数字图像信号输出到数字信号处理器加工处理，最终输出视频影像。

　　光学行业上游由光学原材料（硝材、光学树脂等）供应商、光学元器件（棱镜、透镜、滤光片等）供应商以及电子元器件（CMOS图像传感器、连接器陀螺仪PCB等）供应商组成。行业中游为光学镜头及摄像模组制造商，光学镜头及摄像模组是光学成像系统中的核心组成部分，制造商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。行业下游为光学镜头及摄像模组的应用领域，主要包括消费电子汽车电子、安防监控、机器视觉等行业。

　　玻璃球面镜片由硝材加工成镜片完品需经过的加工流程包括“荒折—砂挂—研磨—芯取—镀膜—粘合—涂墨”，其中“荒折—砂挂—研磨”称为“前工程”，“芯取—镀膜—粘合—涂墨”称为“后工程”。经前工程加工完成的为镜片半成品，经完整加工流程的为镜片完品。

　　光学镜头的主要功能是光学成像，作为各类设备中光学成像系统的核心组件，光学镜头的性能直接决定了成像质量的好坏、算法的实现和设备最终的使用效果。

　　第一阶段从十九世纪初到二十世纪八十年代，是光学镜头行业的兴起和技术积累阶段。这一阶段，德国和日本企业凭借光学领域的研发创新迅速崛起，并通过技术积累奠定了行业内的领先地位。以蔡司、佳能、尼康等为代表的德、日企业至今仍是世界范围内光学镜头生产技术的代表企业。

　　第二阶段自二十世纪九十年代到二十世纪末，是光学镜头行业的成长阶段。这一阶段，日本光学产业发展迅猛，依靠更高性价比的优势占据了市场主导地位，形成了强大的光学镜头生产加工能力。

　　第三阶段为二十一世纪至今，是光学镜头行业的快速发展阶段。这一阶段，随着镜头制造工艺日益成熟，光学产品的成本逐渐降低，日本的光学制造技术逐渐辐射扩散到临近的韩国、中国、中国等国家和地区。近年来，中国新能源汽车、安防监控、新兴消费电子等产业快速发展，“万物互联”概念和智能技术逐渐渗透到各类终端电子产品中，进一步拓宽了光学镜头的使用场景。智能驾驶、智能家居、运动相机、VR/AR设备、无人机等新领域产品不断涌现，为光学镜头及摄像模组的发展注入了新的增长动力。在国产替代的背景下，中国光学镜头厂商经过十余年的技术研发和经验积累，在车载、消费电子、安防监控等应用领域形成了一股主要力量，诞生了舜宇光学科技、力鼎光电、联创电子、宇瞳光学及弘景光电等主流市场参与者。

　　根据使用时能否调整焦距，光学镜头可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。其中，定焦镜头焦距唯一，为固定值，而变焦镜头焦距可变，为一段范围。公司的光学镜头产品为定焦镜头。

　　根据光学镜头的镜片材质分类，主要可分为玻璃镜头、塑胶镜头和玻塑混合镜头三类。通常而言，塑胶镜头具备可塑性强、容易制成非球面形状、便于实现小型化、低成本等特点，广泛应用于智能手机数码相机等设备上；玻璃镜头具有更高精度的面型、透光率高、耐候性好等特点，更多应用于全景/运动相机等高端影像设备、机器视觉、车载相机等领域；玻塑混合镜头由玻璃镜片和塑胶镜片共同组成，结合了二者的特点，具有较高的透光率和耐候性、性价比高等特点，广泛应用于智能家居摄像机、安防监控摄像机、车载相机等领域。

　　不同应用领域的光学镜头，在光学设计和结构设计时所侧重的性能存在差异。数字安防、智能手机、智能汽车、智能家居、全景/运动相机等领域光学镜头的性能特点对比如下：

　　光学镜头是光学成像系统中的核心组件，对成像质量起着关键作用。20世纪以来，光电子技术快速发展，作为光电子领域重要信息输入端口的光学镜头应用范围也从最初的光学显微镜、望远镜、胶片相机等领域不断向安防视频监控、数码相机、摄像机、智能手机等领域渗透；近年来，随着移动互联网、物联网人工智能等技术快速发展，光学镜头的应用领域进一步拓宽，智能驾驶、智能家居、全景/运动相机、VR/AR设备、无人机、3DSensing、机器视觉等新兴领域层出不穷，为光学镜头及摄像模组行业的持续发展注入了新的动力。

　　随着下游应用的深化和扩展，对光学成像品质要求日益提升，现代光学成像技术不断往高精度方向发展。光学薄膜技术是在基材上蒸镀两种以上高低不同折射率的介质膜等，通过多层膜的每层厚度控制产生光路变化以达到在特定波段范围内光的透光、反射或偏振分离等特殊形态作用的技术。由于光学薄膜具有偏振分光、减反射、光谱波长准确定位（通常在纳米级）等特性，目前其他技术无法替代，且对下游应用的后期算法实现效果起着至关重要的作用，如何不断改进并对光学薄膜加以有效利用已成为光学镜头行业的关键技术热点。

　　玻璃球面镜片由于镜面曲线形状单一，具有天然像差，通常需要多个凹凸形状的镜片进行分组组合进行矫正，不仅增加了镜头的体积和重量，也降低了透光率，容易导致影像不清、视界歪曲、视野狭小等不良现象。而玻璃非球面镜片通过调整圆锥常数和非球面系数，可自由设计光线和光路，对球面像差进行校正，从而提升成像质量。1片玻璃非球面镜片可达到2-3片玻璃球面镜片的效果，可显著减少镜片数量、降低镜片组的体积和重量。随着智能驾驶、智能家居等新兴应用场景对光学镜头的高清化、宽视场角等性能要求的提高，预计玻璃非球面镜片的用量将持续增加。

　　在光学镜头设计中，光学镜头厂商对镜片材质、特性的选择及组合呈现多样化趋势。例如，玻塑混合镜头结合了玻璃镜头和塑胶镜头的优点，减少镜头厚度和失真率，提高成像清晰度和光圈，实现成像质量、镜头体积、重量及规模量产能力之间的平衡；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、红外光等不同波长光谱的成像；使用具备不同热膨胀系数的镜片搭配组合，抵消温度带来的影响，大幅提升光学镜头的耐候性，不断拓宽使用场景。

　　随着5GAI云计算、物联网等行业数字技术深度融合，构建完整产业驱动链，光学镜头市场增长空间较大。根据华经产业研究院的数据，全球光学镜头市场规模将由2015年的181.60亿元增长至2022年的615.80亿元，2023年将达到682.80亿元，年复合增长率约为18.00%。光学镜头市场规模的高速增长一方面得益于相机、手机、显微镜等传统设备的高端化趋势；另一方面得益于智能汽车、智能家居、智能安防等新兴应用场景的快速发展。

　　根据中国光学光电子行业协会发布的报告，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。根据华经产业研究院的统计数据，2021年中国光学镜头市场规模为140.36亿元，2017年至2021年复合增长率为10.85%。

　　根据中经智盛发布的报告，2020年中国光学镜头行业的市场供给为35.25亿颗，预计至2027年，行业内的市场供给将达到63.31亿颗。

　　随着信息技术和电子科技的发展以及人民物质生活水平的提高，光学镜头从最开始应用于望远镜、显微镜、胶片相机等传统光学器械领域，逐渐渗透到汽车智能驾驶、安防监控、智能家居等新的使用场景。伴随着中国的“产业升级”和“消费升级”，光学镜头的应用领域和使用场景越来越广泛和丰富，不断增长的下游市场需求也保证了光学镜头产业的可持续发展。下游应用领域的发展阶段和发展趋势与光学镜头产业的发展息息相关。

　　伴随着5G技术的成熟和普及，物联网生态的构建基础已经逐步成型。汽车拥有使用时间长、可拓展性强、空间大等特点，是理想的物联网流量入口，汽车的智能化和自动驾驶功能成为汽车发展的必然趋势。智能汽车是通过搭载先进传感器等装置，运用人工智能等新技术，具有自动/辅助驾驶功能，逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车。

　　传感器作为智能汽车的“眼睛”，能够感知周围行车环境，在智能驾驶中起到至关重要的作用。智能汽车中传感器主要包括车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达和雷达等。不同传感器在感知精度、感知范围、抗环境干扰及成本等方面各有优劣，因此多传感器融合逐渐成为智能汽车的发展趋势。其中，车载摄像头通过拍摄获取车辆周围的实景画面，提取出形状、颜色等信息，通过深度学习算法对车辆、行人、标识等进行识别，可进行360度视觉感知，弥补了雷达在物体识别上的缺陷。

　　根据用途不同，车载摄像头可分为成像类摄像头和感知类摄像头。成像摄像头用于被动安全，并将所拍摄的图像存储或发送给用户。感知类摄像头用于主动安全，需要准确捕捉图像。此外，根据位置不同，车载摄像头可分为前视、环视、后视、侧视和内视摄像头。前视摄像头用以实现多种ADAS功能，包括前车防撞预警、车道偏离预警、交通标志识别、行人碰撞预警等，规格和成本均较高；侧视摄像头主要安装在后视镜下方，用以检测侧前方或侧后方场景，实现盲点监测功能；环视摄像头采用广角或鱼眼镜头，获取车身360度图像并拼接，实现全景泊车和道路感知；后视摄像头采用广角镜头，主要用于倒车辅助；内视摄像头则用以监测驾驶员的状态，实现疲劳提醒等功能。

　　汽车工业已成为我国经济持续发展的重要支柱，近十年来，中国汽车保有量快速提升。在科技发展、政策支持等方面的推动下，汽车产业电动化、智能化、网联化、共享化的“四化”趋势已初步显现。根据IDC预测，我国智能网联系统在汽车产业内的装配率预计在2025年将达到83%，出货量达到2,490万台，2021-2025年均复合增长率为16%。

　　根据国际汽车工程师学会（SAEInternational）发布的自动驾驶分类体系，自动驾驶按等级由低到高划分为L0-L5六个等级，单车摄像头搭载量随自动驾驶级别升高而增加。不同等级的自动驾驶搭载摄像头数量情况如下：

　　根据Yole数据，全球平均每辆汽车搭载摄像头数量将从2018年的1.7颗增加至2023年的3颗。根据头豹研究院数据，全球L2级别以上ADAS渗透率在2020年约为5%，预计到2025年将上升至20%，到2035年将达到65%。随着驾驶自动化水平升级和更高等级的ADAS渗透率增。