东莞工业镜头 东莞这家安防镜头“隐形冠军”，如何依靠创新打开发展新空间？丨粤向高质量

东莞这家安防镜头“隐形冠军”，如何依靠创新打开发展新空间？丨粤向高质量

8月22日至24日，中共中央政治局常委、国务院总理李强在广东调研。在调研东莞市宇瞳光学公司时，李强勉励他们继续深耕专业领域，依靠创新打开发展新空间。

科技创新是企业发展的生命线。“通过材料自主研发，宇瞳光学为关键材料供应商解决了30%以上的研发端的质量问题，关键部品良品率提升20%；通过模具自制、导入自动解像，70%供应端的质量问题得到解决。”宇瞳光学相关负责人介绍。

宇瞳光学专注于光学精密镜片、光学镜头等产品的研发、生产、营销和服务，是全球最大的安防监控镜头生产商，全球市场占有率高达42.7%。在关键的材料领域，宇瞳光学通过创新玻塑结合技术，改变了光学镜头以玻璃作为主要原材料的局面，跻身为光学镜头领域“单项冠军”，引领我国光学镜头行业发展。

南方财经全媒体记者从宇瞳光学2022年年报了解到，受宏观经济形势、竞争格局变化等多重因素影响，短期传统安防业务略有下降，目前宇瞳光学在巩固安防主业的同时，依靠创新打开发展新空间，正积极布局车载光学业务，依托车载摄像头、激光雷达与HUD（抬头显示）板块打造第二成长曲线，已向特斯拉供应链布局，后续有望实现大规模放量，贡献新的业绩增长点。

依靠创新成为光学镜头行业“单项冠军”

创新是企业在市场竞争中的核心竞争力，宇瞳光学始终坚持自主创新研发，掌握了行业的核心技术，并逐步成为细分领域的制造业单项冠军。

过去，中国光学元件产品以中低端为主，在高分辨率定焦、大倍率变焦、超高清、光学防抖、安防监控一体机镜头等中高端光学镜头方面的核心技术大多由日本、德国等国家的企业掌握。

2013年，宇瞳光学开始尝试玻塑结合技术，并在2015年全面导入玻塑结合镜头，一举打破了光学镜头以玻璃作为主要原材料的局面，其生产的产品不仅品质稳定性提升，还降低30%的成本。

为攻克技术设计上的行业难题，宇瞳光学还开发出了一系列适合于玻塑混合系统的光学结构和相关设计算法及加工工艺，在保证了产品性能和稳定性的情况下能够提供从200万像素到800万像素镜头的供应。

图为东莞宇瞳光学的安防镜头生产现场。占有兵 摄

宇瞳光学通过引进、吸收和自主研发，持续推进大倍率变焦、智能家居、车载镜头、机器视觉镜头等高端产品的研发，在光学设备以及产品工艺领域打破了日系、德系企业几十年来的垄断地位，引领我国光学镜头行业发展。

据了解，宇瞳光学现在近九成的业务集中在安防镜头领域。TSR研究报告显示，2021年宇瞳光学安防镜头出货量占全球出货量比例约为42.7%，成为全球安防光学镜头龙头企业。

当前，随着5G、AI、物联网等新技术的发展拓宽了安防边界，安防进入了新的技术应用赛道，安防镜头产业将随之打开新的市场发展空间。

从行业趋势看，光学镜头的终端应用产品显现出数字化、高清化、网络化、智能化的发展趋势，下游厂商对光学镜头产品在变焦、高像素、光学防抖、高可靠性等技术水平方面的要求不断提高。

近年来，宇瞳光学持续加大产品研发投入和技术创新力度，构筑企业护城河。数据显示，2019年投入5324.57万元；2020年投入6494.64万元；2021年投入13363.13万元，研发投入较上一年实现了“倍增”。2022 年研发投入1.34亿元，占营业收入比重为6.48%，超过行业平均投入水平。

通过开展产学研技术合作，宇瞳光学与浙江大学共建“机器视觉联合研究中心”、长春理工大学共建“科技创新联合实验室”、西安工业大学共建了“先进光学制造联合实验室”，共同构建产学研成果转化的创新实践基地，推动企业与科研院所产学研技术融合，实现共同发展。

近年，宇瞳光学还斥资数亿元打造精密光学模具制造中心，进一步实现光学镜头制造核心环节的自主可控，在精密制造的技术上实现新的跨越。

目前宇瞳光学已累计拥有专利权共432项，特别是基于玻塑混合光学系统设计与开发技术、鬼影炫光控制技术、高密度监测技术、光学镜头的不良仿真反馈技术、视觉分辨率的自动化监测技术等技术领域均处于行业领先水平。

2021年，宇瞳光学作为光学镜头领域的领头羊，在“全球安防50强”中位列第17位，在视频监控镜头领域位列全球首位。2022年，宇瞳光学凭借显著的质量效益获得“第七届广东省政府质量奖”，“第七批国家级制造业单项冠军企业”等奖项。

打造车载光学“第二成长曲线”

车载摄像头被誉为“自动驾驶之眼”，是汽车主动控制功能的信号入口。近年来，国内汽车市场复苏叠加智能化时代自动驾驶推广，推动车载镜头市场规模不断扩大，ADAS（高级驾驶辅助系统）与车联网市场高速增长，为车载镜头市场打开广阔成长空间。

宇瞳光学2022年年报透露，宇瞳光学依靠创新打开新的发展空间，正积极布局车载光学业务，车载摄像头、激光雷达与 HUD打造“第二成长曲线”。

随着自动驾驶逐步落地，推动车载镜头市场规模不断扩大，宇瞳光学把车载镜头业务作为重要的目标市场和业务板块进行布局，积累了大量的前期技术储备，通过了IATF16949汽车质量管理体系认证。

根据8月11日宇瞳光学发布的公告，车载光学作为宇瞳光学重点新业务板块，目前进展顺利，在客户拓展、订单量、产品品类方面均有突破，获得较多客户定点，有望在明、后年产生较大贡献。

公告显示，目前宇瞳光学ADAS（高级驾驶辅助系统）镜头已向客户批量供货，处于产能爬坡和市场拓展阶段。HUD（抬头显示）业务已获近20个项目定点，部分项目已实现批量量产，其余项目随着新车型上市将逐步量产。在激光雷达业务上，主要做激光雷达转镜、振镜等光学零部件，HUD（抬头显示）和激光雷达基本都是在今年下半年量产，预计合并口径全年车载光学营收预计约占公司销售额的20%。

在人工智能方面，作为万物互联的“眼睛”，人工智能技术的推广应用为光学产业提供发展机遇，为此宇瞳光学设立全资子公司宇承科技，进一步丰富产品类型，特别是在机器视觉、医疗领域的应用，拓宽业务发展空间。目前，公司子公司宇承科技的工业相机、红外热成像、医疗及消费领域的单反、电影等多款镜头产品已经陆续推出，并形成一定的销售。

在智能制造与规模化生产方面，宇瞳光学坚持高精益制造，加大信息化平台管理建设及机械工艺设备投入，优化工艺控制，逐步实现价值链信息化、网络化以及资源的协同化，充分发挥产能优势，在契合流程工业智能制造需求的同时也提升了产线的复用性。

宇瞳光学在回答投资者网上提问时表示，未来3至5年，宇瞳光学将继续深化发展传统安防、智能家居业务，同时大力发展车载光学，将车载光学打造成第二主业，积极投入工业、红外、医疗、微影、AR/VR等新型光学应用及职业教育领域，为企业提供中长期的增长动能。

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机器视觉 · 工业镜头

东莞敏威光电科技有限公司（http://www.dgmv.cn/）是由华南理工大学研究生团队于2014年11月在东莞製造業之都——广东東莞成立的高科技型公司。公司主营范围为：机器视觉、节能环保、光机电、自动化等产品与配件，同时提供机器视觉软件、工控软件的集成、开发、咨询、销售于一体服务。

联系方式：李燕 联系电话：18046948896 QQ：306406229 微信：yanbao-8866 邮箱：306406229@qq.com

镜头 · 基础参数 · 焦距焦距（FocalLength），是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离。焦距数值小，视角大，所观察的范围也大。确定视野范围(FOV)、工作距离(WD)以及相机靶面尺寸，可以计算出工业镜头的焦距，其计算公式为：光 学 放 大 倍 率 P M A G = 相 机 靶 面 高 度 H i 视 野 高 度 H o 光学放大倍率PMAG=\frac{相机靶面高度H_i }{视野高度H_o}光学放大倍率PMAG= 视野高度H o 相机靶面高度H i 焦 距 f = 光 学 放 大 倍 率 P M A G × 工 作 距 离 W D 1 + 光 学 放 大 倍 率 P M A G 焦距f =\frac{光学放大倍率PMAG× 工作距离WD}{1+光学放大倍率PMAG}焦距f= 1+光学放大倍率PMAG光学放大倍率PMAG×工作距离WD 例如，使用1英寸靶面(12.8mm x 9.6mm)的相机，工作距离WD是300mm，视野FOV的高度是120mm，那么光学放大倍率= 9.6/120=0.08 ，焦距=0.08× 300÷1.08=22.22实际选型时，应选择最接近上述计算结果的镜头焦距，并根据镜头焦距，重新计算工作距离。镜头 · 基础参数 · 靶面为保证画面整体的可应用性，选用镜头的像面尺寸应略大于相机传感器的靶面尺寸，否则会出现边缘暗角/黑角等情况，影响使用。镜头 · FA镜头 & 微距镜头在工业生产的视觉应用中，较为广泛的当属于FA镜头，其价格相对较低且操作简单，适用的范围也很广。FA镜头普遍支持百万级像素，搭配C接口，但畸变较大，暗角明显。与FA镜头相比，微距镜头也是一种定焦镜头，适用于高精度、短工作距离检测。相同点：通过调节工作距离和后视镜进行清晰度和倍率的调节；应用场景主要是生产检测、智能识别等；大部分FA和微距镜头均采用为C接口。不同点：微距镜头的工作距离小，一般在100~300mm，FA镜头的工作距离为最短工作距离到无穷远，微距镜头是针对近距离检测进行设计的；FA镜头的分辨率主要集中在百万级像素，而微距镜头则支持超过一千万像素；微距镜头畸变值低至0.05%，可媲美远心镜头，而FA镜头，畸变值较大的甚至超出1%。很明显可以看出，与微距镜头相比，FA镜头的分辨率低，对比度不足，而微距镜头的横、纵、斜向的线对对比度均比FA镜头更高。在畸变的优化上微距的表现也更为亮眼，经实测微距镜头的光学畸变约为0.0687%，而FA镜头为1.44%。镜头 · 远心镜头远心镜头（Telecentric lens），是为纠正传统工业镜头视差而设计，畸变系数极低，无透视误差，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，简单的说这种镜头拍出来的图像没有近大远小关系。当检查物体遇到以下情况时，最好选用远焦镜头：当被检测物体厚度较大，需要检测不止一个平面时，典型应用如食品盒，饮料瓶等。当被测物体的摆放位置不确定，可能跟镜头成一定角度时。当被测物体在被检测过程中上下跳动，如生产线上下震动导致工作距离发生变化时。当被测物体带孔径、或是三维立体物体时。当需要低畸变率、图像效果亮度几乎完全一致时。当需要检测的缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。当需要超过检测精度时，如容许误差为1um。远心镜头在选型时，需要注意以下参数：最大相面尺寸：与普通镜头的选型类似，远心镜头的最大相面尺寸需≥配套的相机靶面尺寸。接口类型：目前远心镜头提供的接口类型也跟普通镜头类似，有C口，F口等，只要跟相机配套即可使用。放大倍率：当放大倍率和相机靶面确定时，成像范围即确定，反之亦然。工作距离：一般以上3点选定的情况下，工作距离已经确定在一个范围之内，这是其成像光路决定的。需要注意的就是此工作距离是否满足实际使用要求。当选用远心系统进行检测时, 建议先选定镜头，依据其工作距离设计其他机械结构。景深范围：在满足前面几个使用条件的前提下,景深范围越大,说明远心系统的光学特性越好,在选型时可作为参考。远心镜头一般搭配面阵相机，但也有少数供应商提供适用于线扫相机的远心镜头，如opto-engineering公司的TC4K 系列远心镜头：同一个工业相机，使用普通FA镜头（左）与使用远心镜头（右）的拍摄对比：远心镜头的原理：最核心的一点是：远心镜头是普通镜头与小孔成像原理的结合。物方远心镜头的原理：这个小孔的作用就是只让平行入射的物方光线可以达到像平面成像。从几何关系可以看出这时像就没有近大远小的关系了。之所以叫物方远心，是因为接收平行光成像，相当于物体在无穷远处。物方远心镜头常用于工业精密测量，畸变极小，甚至可以达到无畸变。其缺点是放大倍数与像距成直接关系。实际使用时相机安装的远近会影响放大倍数，所以每个镜头系统都要单独的标定放大倍数。像方远心镜头（image-space telecentric）的原理：光路是可逆的，那么将物方远心镜头的光路反过来就成了像方远心镜头的光路。这种镜头的特点是放大倍数与像距无关，相机离得远还是近都不影响放大倍数。在工业图像处理/机器视觉领域里，一般不会用到像方远心镜头。双侧远心镜头 （double telecentric、bi-telecentric）的原理：结合物方远心和像方圆心的光路就成为了双侧远心镜头。双远心镜头在物空间和像空间兼具远心性，这意味着主光线不仅在进入镜头时是平行的，在出射时也是平行的。这一特性对解决单远心镜头的所有精度问题（比如点扩散函数不均匀性及缺少整个景深的放大倍率稳定性）是至关重要的。当拍摄很厚的物体时，双远心度在获得良好图像对比度方面很有优势：光学系统的对称性以及光线的平行性促使图像光斑保持对称性，这样可以降低模糊效应。这使得双远心光学器件的景深比非双远心的大20-30%。双远心镜头拥有非常均匀的探测器照明，这在多个应用中都十分有用，比如LCD、纺织和印刷质量控制。当双色向滤光镜不得不集成在光路中用以光度和辐射测量时，双远心度确保了光线扇面轴垂直于滤光镜表面，从而在整个探测器表面保持了光学带通。镜头 · 红外镜头IR镜头即红外镜头，采用特殊的光学玻璃材料及多层镀膜技术，增加对红外光线的透过率，消除可见光和红外光的焦面偏移，使得可见光到红外光区的光线都可以在同一个焦面成像。 短波红外（ SWIR ）镜头：考虑宽波段透过可加工、透可见光等因素，一般采用ZNSE、ZNS、CaF2等原料。适合材料检测，如光伏和半导体检测，激光检测；表征应用，如组件对齐和激光束剖面。中波红外（ MWIR ）镜头：通常是配合中波制冷型探测器使用，光栏置于镜头后方，因此镜片比较大，还要考虑所谓的冷光栏效果（鬼影、反射，又叫冷屏效果）。体积虽然庞大，但是探测距离可以达到很远，如150 ~ 300mm焦距， 可以看到10 km ~ 30 km的距离。长波红外（ LWIR ）镜头：其商业化程度较高，主要用于热成像领域，采用低温模压成型非球面设计的硫系玻璃镜头，应用广、价格低。镜头 · 电动变焦/变倍镜头电动变焦镜头有两种类型，一种是二可变镜头，另一种是三可变镜头。二可变镜头是指焦距（f）、聚焦（Fcous）均通过马达驱动变化，而光圈（IRIS）通过摄像机驱动信号自动控制，即自动光圈。三可变是指焦距、聚焦、光圈三个参数均通过电动马达驱动变化。通常，二可变镜头性能略好于三可变镜头，价位略高。镜头 · 液态镜头液态镜头，其材质是可改变形状的光学液态材料，采用电控方式来改变曲率半径，从而改变焦距。在实际应用中，液态镜头和固定焦距成像镜头通常组合使用。液态镜头能够以毫秒级的反应时间在近距离或光学无穷远对焦，这对于条码读取、包装分类、安保和快速自动化等需要在多个位置进行对焦的应用来说是一种理想选择。TECHSPEC® Cx 镜头为固定焦距成像镜头，采用独特的三件式模块化设计。前后镜头元件分开安装，这样可以方便接触镜头中心孔径光阑。这种设计可以使用户轻松在 Cx 镜头中心装入可变焦距液态镜头。步骤 1:选择Cx镜头的焦距和兼容的变焦液态镜头和液态镜头支架。或者，只需选择适当的Cx镜头套件，包括Cx镜头及其兼容的变焦液态镜头和液态镜头支架。步骤 2:将变焦液态镜头安装到液态镜头支架中。接下来，将两个产品组装到Cx镜头中间.步骤 3：选项 1：将液态镜头连接至PixeLink USB 3.0 自动对焦相机。选项 2: 与标准C接口相机配合使用。不包括驱动器，而且必须单独购买独立的液态镜头驱动器。镜头 · 垫片/垫圈在光学系统中使用垫片所带来的两个最为显著的优势是：较短的工作距离以及更大的放大倍率（缩减视场）。其原理是：通过增加图像距离_，使得工作距离缩短。光 学 放 大 倍 率 P M A G = 相 机 靶 面 高 度 H i 视 野 高 度 H o 光学放大倍率PMAG=\frac{相机靶面高度H_i }{视野高度H_o}光学放大倍率PMAG= 视野高度H o 相机靶面高度H i 镜 头 像 平 面 的 扩 充 距 离 L E = D i − f = 光 学 放 大 倍 率 P M A G × 焦 距 f 镜头像平面的扩充距离LE =D_i−f =光学放大倍率PMAG×焦距f镜头像平面的扩充距离LE=D i −f=光学放大倍率PMAG×焦距f镜头的扩充距离，是指为了实现聚焦，像平面必须后移的距离。多数工业镜头的工作距离WD都是按1m至0.5m设计的，当实际可用的工作距离过短时，可以使用镜头垫片配件来扩充，使工作距离缩短。以一款35mm焦距镜头为例，比较其在搭配与没有搭配一款11mm垫片时所呈现的性能：无垫片 11mm 垫片焦距 35mm 35mm镜头长度 41mm 52mm图像距离D i D_iD i 42.9mm 53.9mm工作距离 WD 165mm 74.1mm放大率 0.22X 0.54X视场 (½") 28.5mm 11.88mm垫片为系统所带来的最显著影响是将工作距离缩减超过一半，而且放大倍率也增加了超过两倍。在空间狭窄的应用中，使用这款垫片也可带来好处，因为总长度（图像板与对象板之间的距离）得以缩短。一般来说，如果垫片的长度超过焦距的一半，就不应使用垫片。如有侵权请联系本人删除

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