“21世纪是光的世纪”。作为当前推动世界前沿科技发展的核心技术之一的光电子技术，被预言成为21世纪规模大的一个产业。作为物理学中古老的基础学科，光学是当前科学研究中活跃的学科之一。现代光学技术，特别是激光的发明，被广泛运用到材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、医疗、军工等技术领域，展现了广阔的前景。

光学产业链上下游结构分析

在产业链的上游，光学材料以光学玻璃为主，整体上处于供求平衡状态。在产业链中游，即精密光学器件、组件行业，是光电技术结合紧密的部分，是光电产业链中的核心所在。业内生产企业多为光学厂商和电子厂商的结合，需要根据下游整机设备厂商的要求设计加工生产，进入门槛较高。到了产业链下游，光电技术已经结合进入整机产品。

随着3C电子、生物医疗、光通讯等下游行业的快速增长以及光电技术在新应用领域的不断渗透，光学行业迎来广阔的市场发展空间，从而也拉动了中游精密光学元组件、精密光学镜头的快速发展。

全球光学元件市场现状

德日占据技术制高点，中国奋起直追缩短差距

全球光学元件组件产业主要集中在德国、日本、韩国、中国台湾、中国大陆等国家和地区。其中，德国、日本占据着全球光学技术的制高点，中国则逐渐成为全球光学元件组件产业的生产基地。

德国光学元件组件的研究与制造历史悠久，造就了莱卡（Leica）和卡尔·蔡司（Carl Zeiss）等行业巨头。近年来，德国利用其高度专业化和生产技术柔性化的优势，大力发展现代光电技术，如集成光学、纤维光学、全息和激光技术等，传统光学加工中的镜片制造与镜头制造业务逐步外包，突出品牌经营。

日本光学元件组件工业自二战后进步迅速，产品的品质虽仍逊于德国制品，但具有吸引力的性能价格比使日本光学元件组件后来居上，在全球市场逐渐占据优势，其主要生产企业有佳能（Canon）、尼康（Nikon）、富士（Fuji）、奥林巴斯（Olympus）、智能泰克（Chinontec）等。目前除少量高精密度的镜片、镜头加工外，日本已基本退出传统的大批量光学加工行业，重点向光学设计领域和光电整机发展，并在光学检测设备和检测技术、光学加工和镀膜设备等的制造方面居世界领先地位。

随着日本光学元件组件行业的成熟和光学应用产品的日益增加，特别是图像信息类光电产品的快速增长，为使光学产品降低成本，日本的光学技术也逐渐扩散到邻近国家，使韩国、中国的台湾以及大陆地区在光学元件组件生产规模日益扩大，涌现出了像亚洲光学、大立光、舜宇光学等具有世界先进水平的企业。

近些年随着国内相关基础性产业支持政策不断出台，有力支持国内光学元件组件精密加工制造能力的提升。《产业技术创新能力发展规划（2016-2020 年）》强调机械工业基础制造技术关键零部件的高速高效精密切削等先进基础制造工艺技术，提高我国在光学加工设备、光学器件、光学镜头等方面的设计及整体制造能力；《工业强基工程实施指南（2016-2020 年）》指出加快促进工业基础能力提升，重点发展光学精密及超精密加工工艺，非球表面零件加工工艺；《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》要求重点发展精密与超精密加工工艺及装备，突破高精度光学元件等精密超精密加工关键技术。

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，培育出了一批技术与装备先进、定制开发能力强、品质保证与过程控制能力优秀的光学元件组件制造企业，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。

全球万亿级规模的光学产业

中国光学元器件市场规模达1300亿元

近些年随着消费电子市场的持续火热，光学产业迎来了巨大的市场机遇。其中，精密光学产品已被各国广泛应用在航空航天、生物医疗、机器视觉、无人驾驶、生物识别、AR/VR 设备、军事、科研等领域。随着这些市场领域的快速发展，全球对精密光学元件组件需求进一步增加，为行业发展提供了良好的市场前景。

德国机械设备制造业联合会（Mechanical Engineering Industry Association，VDMA）发布的《Photonics in Germany 2019》数据显示，2017年全球光学产业市场规模约为 5300亿欧元，到2022年将达到8000亿欧元。

国内市场，随着苹果引领的智能可穿戴设备、车载影像、安防监控等新兴电子产品的迅猛发展，带动了精密加工领域的市场需求，并在国家政策的支持下，2016-2019年，中国光学元器件市场保持快速增长。根据中国光学光电子行业协会发布的《2019年度中国光学元器件行业发展概况》统计，2019年中国光学元器件市场规模为1300亿元，较2018年增长85.71%。

精密光学产业技术发展与创新

新技术、新方案，不断推动产业升级

随着现代光电产品的快速发展、升级换代速度不断加快，产品越来越趋于小型化、数字化、功能集成化，对精密光学元组件的需求量日益增大，同时对产品的精密度、光学指标的要求也在不断提高，从而对精密光学元件的加工和检测能力提出了更高的要求。面对日益提高的要求，精密光学行业通过引进吸收其他领域的先进技术，在技术方面取得了长足的发展：

（1）先进制造、检测技术不断融入精密光学加工行业中，为精密光学加工行业规模化生产提供了可靠保障。

目前，数控加工技术（CNC）、计算机辅助设计（CAD）、离子束辅助加工技术、高速精磨、高速抛光、激光定心等技术逐渐开始大规模应用于光学元组件加工工序中，正在逐步取代应用了几十年的古典法抛光等传统加工工艺；激光平面干涉仪等自动化检测仪器开始广泛用于光学元组件加工，通过计算机和软件分析技术无接触式自动判断面形和加工精度，正在取代传统的用光学样板接触式检验并需要个人主观判断面形和加工精度的检测方法。

（2）光学薄膜技术成为推动精密光学加工行业发展的关键技术。

光学元组件的分光光谱特性只有依靠光学薄膜的偏振分光、减反射、光谱波长准确定位等特性实现。以溅射成膜技术、等离子体化学气相沉积成膜技术等为代表精密镀膜技术逐渐用于光学镀膜，膜层厚度检测方法也得到不断优化改进，提升镀膜效率和产品良率、降低成本效果明显。

（3）超精密非球面、自由曲面逐渐成为研究热点，超精密加工技术不断突破。

超精密非球面、自由曲面光学元组件被广泛应用于汽车、消费电子、医疗、工业控制、通讯、航天航空、国防等高端领域，在推动科技进步、产业发展、经济增长、保障国防安全等方面发挥重要作用。超精密非球面、自由曲面的面形复杂，曲率变化大，精度高，给精密加工和检测技术带来很大挑战，在国际上亦属于新兴的高科技技术。随着计算机技术的高速发展，加工技术转型到了采用单点金刚石车削技术、先进数控超精密制造技术等以现代计算机控制为基础的多种加工方式，以克服加工技术瓶颈。

（4）异形光学元件逐渐成为光学技术热点之一。

近年来随着光学技术的不断升级，光学元组件不仅限于折射透镜、棱镜和反射镜等，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。异形光学元件是新型光学元件的一类，被广泛应用于各种光电传感器、光学仪器中。通过引进数控加工技术，采用数控雕刻机并借助计算机辅助软件，综合利用电火花加工技术、电化学加工技术、激光快速成形加工技术、超声加工技术和复合加工技术等现代加工技术，大幅提高产品生产效率，使异形光学元件可应用于更多的领域，不断改进并优化的异形光学元件技术有望成为光学行业的关键技术热点。

（5）各类特殊精密光学解决方案不断出现，推动产业升级。

目前，视频监控、车载镜头、机器视觉、新兴消费类电子、VR/AR 设备、3D Sensing等精密光学镜头下游应用领域在保持市场增长的同时，对于光学成像质量、实际应用场景等综合需求也在不断提升，这就需要新的解决方案。在持续革新的浪潮中，不同应用领域逐渐显现出一些变化趋势：在视频监控领域中，超高清分辨率、超低照度、宽动态范围图像（HDR）、日夜共焦、长波红外热成像等技术及搭载相应技术的产品不断推向市场；在车载成像系统、新兴消费类电子领域中，超广角、大光圈、低畸变、小型化等逐渐成为热点；在机器视觉领域中，为了适应高精度工业制造的需求，高清分辨率、无畸变、大景深、大像面、大光圈等成为各大光学镜头厂商重点攻关的技术难点。

由于光学镜头将直接影响成像质量的优劣以及后期算法的实现效果，应用领域需求的快速变化不断地推动着精密光学镜头产品和技术的革新，这也对精密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，针对不同实际应用场景进行深度开发，并在时间向客户提供合适的光学成像解决方案和精密光学镜头产品的企业将获得更大的竞争优势。

精密光学产业在不同应用领域的发展趋势

随着新一代信息、智能技术的发展，光学技术与成像、传感、通信、人工智能等技术发展密切相联，现代光学制造技术与电子、信息、半导体等行业技术紧密融合。精密光学元组件不仅仅是用于独立的光学产品，更是作为下游行业产品的一部分功能组件而被广泛应用，下游产业的发展趋势将持续影响并带动相关领域对精密光学产品的市场需求及技术进步。行业发展态势如下：

（1）安防领域进入成长期，智能安防、车联网、智慧交通则成为了应用热点

近年来，随着安防市场需求不断增长，我国产业政策的大力支持和国内厂商技术和资金的投入，市场集中度不断提高，国产化程度越来越高，涌现了一批海康威视、大华股份、宇视科技、天地伟业等优秀本土企业逐渐替代并超越国外厂商，在全球占据了较大的市场份额，我国安防摄像机行业进入成长期，行业持续快速发展。

同时，市场规模的不断扩大，要求技术水平需要不断提升，从而向产品高端化、应用细分化发展。智能安防、车联网、智慧交通则成为了应用热点。未来，车联网高清安防镜头、智慧交通镜头等产品发展前景广阔。

（2）机器视觉市场进入成长期，市场规模持续快速增长

机器视觉技术在工业、服务业、科研等领域应用广泛，包括各类工业自动化设备、数控机床、半导体检测等高精密仪器、自动光学检测设备等，实现引导和定位、外观检测、高精度检测和识别等功能。镜头是机器视觉获取信息基础也是核心的组件之一，由棱镜、透镜等多种精密光学元件构成，精密光学元件的质量和品种决定了镜头的成像质量以及清晰度，也是机器视觉系统获得准确信息的保障。

随着机器视觉在传统行业的渗透率提升及下游应用领域的不断开拓，全球机器视觉市场规模呈快速增长态势。尤其是随着5G技术已经落地应用，国家对新一代信息系统发展的推进，机器视觉设备将大规模应用于智能制造、工业物联网、智慧家居、智慧医疗、生物识别等新兴应用场景。

（3）医疗器械市场应用逐步扩大，AI医疗成像驶入快车道

现代光学技术在医疗领域应用逐步扩大，光学检测因无创性和精准性等特点，已经成为医学诊断领域定性和定量判断的重要的技术之一，精密光学元件及镜头是许多高端生物医疗器械的核心组成部分。其中，医疗影像诊断作为精密光学元件的重要应用领域，已逐步从辅助手段成为现代医学重要的临床诊断和鉴别诊断方法，其相关器械的需求量将逐步扩大。

近年来，AI等新技术迅猛发展，逐步渗透入各大领域。“AI+医疗”由于有利于解决医疗资源短缺、提升医生工作效率等因素，驶入发展快车道，其中AI医疗影像作为其具前景的应用之一将得到快速发展。据Yole预计，2020年全球AI医疗成像市场收入为5.28亿美元，并将于2025年增长至28.86亿美元，将成为医疗设备市场增长的新爆发点，并进一步带动精密光学元件的需求。

（4）车载光学市场应用潜力巨大，产业规模快速扩大

目前汽车安全领域用到的光学元组件主要有汽车后视镜、车载摄像头、激光雷达、一键启动按钮等。未来汽车全景可视系统、汽车抬头显示系统以及汽车智能驾驶技术的普及将会进一步加大对精密光学元组件的需求。车载镜头作为汽车的核心组成部分，未来在车载成像领域的市场潜力巨大。尤其是随着全球ADAS技术的发展、市场需求的提高，ADAS技术正在快速进入中端和低端乘用车，其市场规模不断增长，将持续带动车载镜头市场的增长。

另外，随着汽车行业逐步迎来能源电动化、清洁化以及大智能网联化， 超高清分辨率、超低照度、日夜共焦、超广角、大光圈、低畸变、小型化、高可靠性、红外夜视、防水防雾等逐步成为技术开发的热点，汽车光学元组件的产业规模也在快速扩大。

文章来源：光电汇