机器视觉 工业镜头

一、镜头的结构

1、透镜

镜头内部包括组合复杂的多枚透镜。

2、变焦环

变焦镜头具有改变焦距的变焦环，调节变焦环可改变视角。定焦镜头由于焦距固定，无法进行变焦。

3、光圈叶片

光圈叶片位于镜头内部，用于控制光线透过镜头到达相机感光平面的光量。

4、光圈环

光圈环用来调节光圈孔径大小，以控制进光量。

二、镜头的分类

镜头

分类

镜头

特点

缺点

远心

镜头 ​​​

固定安装高度

固定放大倍数

畸变小，适用于高精度应用场景

尺寸较大，价格稍贵

CCTV镜头

视野、无惧及光圈可调

适用于大视野

畸变较大

微距

镜头

TV失真小

只能在一定范围内聚焦，视野范围有限

线扫描

镜头

​

​编辑​特别针对长线芯片，配有大相机接口，失真小

镜头尺寸较大，比较重

三、镜头的参数

1、焦距

焦距是指从镜头光学中心到相机芯片中心等成像平面的距离。

镜头的聚焦长度决定着拍摄的工作距离、成像大小、视野大小等参数。

常见的镜头焦距有4mm 6mm 8mm 12mm 16mm 25mm 35mm 50mm等等

2、光圈

光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入相机感光面光量的装置。

一般情况下，通光孔径越大，在同一单位时间内的进光量便越多，图像越亮。

光圈和景深的关系：光圈越小（光圈F值越大），景深深；光圈打（光圈F值小），景深浅。

3、视角（FOV）

视角FOV是指镜头所能覆盖的范围，（物体超过这个角就不会被收在镜头内），通常以角度来表示，这个角度就叫做镜头的视角FOV。

4、景深

景深是指在聚焦完成后，焦点前后的范围内都能形成清晰的图像，这一前一后的距离范围，叫做景深。

特点：后景深大于前景深 。

5、镜头畸变

光学透镜固有的透视失真的总称。

（1）枕形失真

镜头引起的画面向中间“收缩”的现象。

（2）桶形失真

成像画面呈桶形膨胀的失真现象

（3）线性畸变

6、光学倍率

光学倍率指的是物体与像的比例。

光学倍率 = （芯片尺寸）/ （视野大小）

圆心镜头光学倍率为一个固定值。如1倍远心镜头、2倍远心镜头、0.7倍远心镜头等等。

四、镜头的选择

1、最大兼容CCD尺寸

所有的镜头都只能在一定范围内成像清晰，最大兼容CCD尺寸镜头能支持最大清晰成像的范围。

镜头最大兼容CCD尺寸 ≥ 相机芯片尺寸

2、传感器与镜头的匹配

所有的镜头都有最大兼容的相机芯片尺寸。

选择相机和镜头时，遵循“镜头最大兼容芯片尺寸>=相机芯片尺寸”的元组。

3、光学接口

机器视觉行业内常见的几种接口分别为C口，CS口，F口。

一般情况下C口和CS口用在面阵相机上，F口用在线阵相机上。

4、镜头焦距选择

计算公式：

芯片尺寸/视野大小 ≈ 焦距(mm) / 物距(mm)

比如：已知相机芯片长度为3.6mm，对应视野为45mm，工作距离为200mm。

根据公式克制应该选择的焦距为16mm。

5、远心镜头方法倍率

远心镜头放大倍率一般为定值，因此安装高度也是固定的，因此我们可以根据相机来选择我们需要的镜头，或者根据镜头来选择我们需要的相机。

比如：大小为5mm的产品进行尺寸测量，测量精度要求为0.04mm,选择合适的镜头。

（1）选择相机

预估视野：9mm左右，因为产品5mm，产品放置过程中，会存在一些偏差，因此需要将相机视野放大一些。

精度预留4倍：0.04/4 = 0.01

相机分辨率：0.01/9 = 900，可以选择一个1280*1024的相机 130万像素的相机，查手册得知芯片大小为1/2英寸（6.4*4.8mm）。

（2）选择镜头

视野大小为9mm，芯片尺寸为6.4mm，放大倍率为6.4/9 = 0.71，查手册我们可以选择一个0.7倍左右的远心镜头。​

2022年中国光学镜头市场现状、重点企业经营情况及发展趋势

原文标题：2022年全球及中国光学镜头行业分析，下游需求市场强劲，行业规模迅速增长「图」

一、概述

1、定义

光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，是光电行业的重要分支，也是机器视觉系统中不可缺少的部件，一般由精密五金、塑胶零件、镜片、光圈、驱动马达、传感器等光机电器件和镜筒组成。光学镜头是光学成像系统中的重要核心组成部分，其功能是光学成像，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芯片上，其中成像的分辨率、对比度、各像差等指标是衡量光学镜头质量的标准，影响成像质量的优劣、算法的实现和效果。

2、分类

按材质的不同，光学镜头主要可以分为玻璃镜头、塑料镜头和玻璃混合镜头。其中玻璃镜头工艺难度和生产成本较高，透光率达到99%，主要用于高端成像领域，例如视频监控、单反相机、车载镜头等。塑料镜头可塑性强，工艺难度和生产成本较低，但是透光率有所降低，因此广泛应用于智能手机和智能相机等领域。玻璃混合镜头是前两者的结合体，主要搭载于智能手机、安防视频监控、车载镜头等领域。

光学镜头的主要分类及相关介绍

资料来源：公开资料整理

3、发展历程

我国大陆光学镜头产业起步较晚，2000年之后才有部分光学企业涉足民用光学镜头市场。2008年之前，国内光学镜头市场基本上被被日本、德国品牌所垄断,安防监控市场、手机市场、医疗影像市场的光学图像设备上基本没有中国大陆自主生产的镜头，中国台湾企业生产的镜头产品也仅出现在少数较为低端的设备上。2008年之后，随着镜头制造工业日益成熟，光学产品成本逐步降低，日本的光学技术逐渐扩散到邻近国家和地区，包括中国台湾、韩国以及中国大陆在光学镜头生产上的规模日益扩大，涌现出像台湾大立光、亚洲光学等具有世界先进水平的企业。

光学镜头行业发展历程

资料来源：公开资料整理

二、产业链分析

1、产业链

光学镜头行业产业链上游为原材料环节，主要包括光学塑胶、光学玻璃等；中游为光学镜头生产供应环节；下游主要应用于手机、摄像机、光学仪器、车载摄像头模组、安防监控设备、机器视觉、VR/AR设备等领域。

光学镜头行业产业链示意图

资料来源：公开资料整理

2、下游端分析

智能手机是光学镜头主要下游应用领域之一，随着近年来我国智能手机的不断普及，使得我国智能手机市场逐渐趋于饱和，市场需求主要为必要的替换需求，使得我国智能手机出货量呈下降趋势。2021年受5G升级的影响，智能手机出货量有所增长，达3.4亿台，同比增长13.3%。

2015-2021年中国智能手机出货量及增速情况

资料来源：工信部，IDC，华经产业研究院整理

三、全球现状

1、市场规模

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12.9%。

2016-2021年全球光学镜头行业市场规模及增速情况

资料来源：沙利文，华经产业研究院整理

2、出货量

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11.6%。

2016-2021年全球光学镜头出货量及增速情况

资料来源：沙利文，华经产业研究院整理

四、中国现状

1、市场规模

光学镜头作为光学成像系统中的重要核心组成部分，是机器视觉系统中不可缺少的部件，随着近年来我国手机、机器视觉、智能安防等行业下游领域的快速发展，行业需求随之不断增长，推动我国光学镜头行业市场规模稳定增长。据资料显示，2021年我国光学镜头行业市场规模为140.4亿元，同比增长10%。

2017-2021年中国光学镜头行业市场规模及增速情况

资料来源：公开资料整理

从行业市场结构来看，手机和车载摄像头是我国光学镜头最主要的细分市场，2021年我国光学镜头市场规模中，手机镜头市场占比为64.84%；车载镜头占比为18.68%。

2021年中国光学镜头行业市场结构分布情况

资料来源：公开资料整理

2、产销量

从行业产销量情况来看，随着行业规模的不断扩张，我国光学镜头产销量也随之稳步增长。据资料显示，2021年我国光学镜头产量为16.25亿颗，同比增长10.5%；销量为14.16亿颗，同比增长11%。

2017-2021年中国光学镜头产销量情况

资料来源：公开资料整理

五、驱动因素

1、政策

光学行业是传统光学制造业与现代信息技术相结合的产物，并受下游应用领域产业政策的影响。一方面，精密光学技术和产品是当今前沿科技发展不可或缺的关键环节，政策对促进我国光学行业的科研创新及产业化提供了强有力的支持；另一方面，政策的支持有利于下游视频监控、影像识别、生物医疗、车载光学以及工业激光、光通信等行业的发展，扩大了精密光学产品的市场需求。

中国光学镜头行业部分相关政策一览表

资料来源：公开资料整理

2、技术

从行业技术专利来看，随着近年来我国光学镜头行业的快速发展，行业相关专利数量也随之不断增长。据资料显示，2021年我国光学镜头相关专利申请数量为1363件，同比下降25.7%。

2015-2021年中国光学镜头相关专利申请数量情况

资料来源：佰腾网，华经产业研究院整理

六、竞争格局

1、市场格局

目前，光学镜头行业市场集中度较高，行业龙头优势明显。从全球手机镜头方面来看，2020年全球手机镜头行业集中度显著提高，呈现“双寡头”格局，2015年全球手机镜头CR5为65%，而到2020年则上升至78%，并且相比较于2015年大立光一家独大，2020年的手机镜头行业龙头易主，舜宇光学由2015年的9%迅速上升至2020年的30%，而大立光则由35%下降至29%，2020年CR2高达59%，这意味着行业集中度上升，进入垄断竞争格局，行业进入门槛提高。

2020年全球手机镜头行业市场格局分布情况

资料来源：公开资料整理

2、重点企业

舜宇光学科技（集团）有限公司创立于1984年，是全球领先的综合光学零件及产品制造商，也是首家在香港上市的国内光学企业。公司专业从事光学及光电相关产品设计、研发、生产及销售，主要产品包括光学零组件、光电产品和光学仪器三大类，是我国光学镜头行业重点龙头上市企业。据资料显示，2021年公司光学零件业务营收为87.76亿元，同比下降4.41%，毛利率为39.5%。

2015-2021年舜宇光学光学零件业务营收情况

资料来源：公司公报，华经产业研究院整理

七、发展趋势

1、下游需求释放为行业提供广阔的市场空间

随着互联网、物联网等技术与制造业加速融合，光学镜头的终端应用产品向数字化、智能化发展，下游应用领域也持续拓宽，从智能手机等消费电子领域进一步扩展到汽车、其他消费电子领域如AR/VR设备、工业、医疗等多元领域。此外随着下游消费电子、汽车、工业、医疗等市场需求持续增长，光学镜头应用场景的广度和深度亦将进一步增大，带动光学镜头出货量提升。随着产品持续迭代升级，光学镜头厂商为维持稳定的盈利能力，需要不断提升大规模生产能力、自动化生产程度和精益生产水平，提升产能利用率和产品良率。

2、技术革新促进行业发展

随着下游应用领域对光学镜头技术提出更高要求，本土光学镜头厂商在光学变焦、自动对焦、光学防抖等技术方面不断实现突破，在设计、图像仿真算法、光学仿真、高精度光学模具、自动化流程覆盖及工艺方面形成领先优势，不断提升精密制造能力，逐步建立并巩固在国际市场的竞争优势，促进了中国高端光学镜头的本土自主化发展。

原文标题：2022年全球及中国光学镜头行业分析，下游需求市场强劲，行业规模迅速增长「图」

华经产业研究院对中国光学镜头行业发展现状、行业上下游产业链、竞争格局及重点企业等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2023-2028年中国光学镜头行业市场深度分析及投资潜力预测报告》。

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