探索光學(xué)鏡頭技術(shù)前沿

技術(shù)前沿：特種光學(xué)鏡頭

光學(xué)技術(shù)和產(chǎn)品當(dāng)前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)中深入廣泛應(yīng)用，具有基礎(chǔ)性地位，是空間科學(xué)、航天航空、國(guó)防軍工及新一代信息技術(shù)等當(dāng)今前沿科技發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是許多高端裝備的核心元器件。

光學(xué)行業(yè)處于國(guó)家軍民融合戰(zhàn)略的前沿陣地，是現(xiàn)代光電子行業(yè)的一個(gè)重要分支，是融合了光學(xué)設(shè)計(jì)、超精密加工、材料學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、電子學(xué)等諸多先進(jìn)科技的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。光學(xué)產(chǎn)品屬于技術(shù)密集型行業(yè)，產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)持續(xù)發(fā)展、鞏固競(jìng)爭(zhēng)地位的基石。同時(shí)，許多光學(xué)先進(jìn)技術(shù)總是先出現(xiàn)并應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，技術(shù)成熟和成本降低后轉(zhuǎn)化為民用。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，光學(xué)鏡頭應(yīng)用領(lǐng)域不斷延伸拓展。空間觀測(cè)、航天軍工項(xiàng)目對(duì)光電產(chǎn)品具有剛性需求。我國(guó)多項(xiàng)航天工程正在快速推進(jìn)，光學(xué)系統(tǒng)為航天工程、空間探測(cè)不可或缺的組成部分，面臨穩(wěn)定持續(xù)的市場(chǎng)需求。光電產(chǎn)品在軍工武器裝備上的應(yīng)用將日漸廣泛，并隨著我國(guó)不斷提升國(guó)防實(shí)力，其需求將穩(wěn)步增長(zhǎng)。

目前，安防監(jiān)控逐步趨于成熟，產(chǎn)業(yè)空間較大，而車載視覺(jué)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等應(yīng)用正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新興力量。社會(huì)治安監(jiān)控系統(tǒng)是城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃的關(guān)鍵組成部分。平安城市是城市信息化的第一步，未來(lái)將在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上向數(shù)字城市、智慧城市發(fā)展。

光學(xué)系統(tǒng)及鏡頭作為智慧城市、智能家居、智能工廠的“神經(jīng)末梢”，將在社會(huì)各層面有更加廣泛深入的應(yīng)用。汽車行業(yè)高級(jí)輔助駕駛技術(shù)正從高端車型向中端車型滲透，單車鏡頭使用量有了明顯增長(zhǎng)，紅外夜視系統(tǒng)需求也逐步得到釋放。智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為各大汽車廠和互聯(lián)網(wǎng)巨頭爭(zhēng)相研發(fā)的焦點(diǎn)，車載光學(xué)產(chǎn)品未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大。

產(chǎn)品技術(shù)不斷提高，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)并反哺市場(chǎng)

光學(xué)及光電技術(shù)的發(fā)展在一定程度上推動(dòng)了我國(guó)空間科學(xué)、航空航天等重大戰(zhàn)略項(xiàng)目的成功實(shí)施，也提高了我國(guó)國(guó)防軍工的科技水平，促進(jìn)了光電系統(tǒng)在武器裝備更加廣泛的應(yīng)用。民用光學(xué)鏡頭不斷向高分辨率、大倍率、超廣角、小型化等方向發(fā)展，進(jìn)一步拓展了下游市場(chǎng)空間。如高清、低照度等攝像技術(shù)的發(fā)展使得物聯(lián)網(wǎng)、人工智能系統(tǒng)采集更高質(zhì)量的信息數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率和精度，有利于新興技術(shù)在各個(gè)產(chǎn)業(yè)的加速推廣應(yīng)用，從而帶動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大。 ? ?

光學(xué)鏡片

鏡頭的鏡片主要分為兩類：球面鏡片與非球面鏡片。球面鏡片具有無(wú)法將并行的光線以完整的形狀聚集在一個(gè)點(diǎn)的問(wèn)題，特別是在大光圈、大廣角鏡頭下成像會(huì)存在不清晰的問(wèn)題，在影像表現(xiàn)力方面存在局限性。非球面鏡頭提高光學(xué)性能，解決了球面鏡頭成像扭曲的問(wèn)題，解決了大光圈鏡頭的球面象差補(bǔ)償、大廣角鏡頭的影像扭曲補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)問(wèn)題，提高了成像清晰度，同時(shí)，非球面鏡頭具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，解決了變焦鏡頭的小型化的技術(shù)問(wèn)題。

包括玻璃球面玻璃、玻璃非球面、玻璃棱鏡、塑膠非球面、塑膠結(jié)構(gòu)件等。

塑膠非球面

塑膠光學(xué)件包括鏡頭上的鏡片，投影中的反射鏡，復(fù)眼等產(chǎn)品。

玻璃非球面 ? ?

產(chǎn)品應(yīng)用涵蓋了車載鏡頭、紅外鏡頭、投影鏡頭照明成像等。

棱鏡

主要應(yīng)用場(chǎng)景為投影TIR棱鏡。

玻璃球面

各工序都已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：荒折-砂掛-研磨-芯取-鍍膜-涂墨-膠合。 ? ?

特種光學(xué)器件分為光學(xué)鏡頭、光電系統(tǒng)及光學(xué)元組件，有定制產(chǎn)品和非定制產(chǎn)品。

（1）定制產(chǎn)品

定制產(chǎn)品主要用于航天工程、空間觀測(cè)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、邊防海防及軍艦軍機(jī)火箭等各軍種軍事裝備中，包括星載、艦載、箭載、彈載等各類鏡頭產(chǎn)品。

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受玻璃、塑料材質(zhì)自身特點(diǎn)影響，全玻鏡頭、塑料鏡頭、玻塑混合鏡頭各有其特點(diǎn)和比較競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而決定了各自適用的領(lǐng)域。

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空間光學(xué)涉及到光學(xué)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、熱力學(xué)分析、雜光抑制設(shè)計(jì)、耐輻射分析等學(xué)科，其設(shè)計(jì)極為復(fù)雜且難度較大。包括非球面設(shè)計(jì)技術(shù)、高強(qiáng)度輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)、膜系設(shè)計(jì)技術(shù)，相關(guān)光學(xué)產(chǎn)品具備焦距長(zhǎng)、相對(duì)孔徑大、線視場(chǎng)大、寬光譜、空間分辨率高等性能技術(shù)等。

其中大口徑透射式天文觀測(cè)鏡頭主要應(yīng)用于空間觀測(cè)，空間觀測(cè)拍攝目標(biāo)為近地空間飛行器、空間碎片、遠(yuǎn)距離行星、星云等天體，其特點(diǎn)為距離遙遠(yuǎn)、亮度暗弱、高速運(yùn)行等。由于空間觀測(cè)拍攝要求較高，成像鏡頭必須具備焦距長(zhǎng)（更遠(yuǎn)）、相對(duì)孔徑大（獲取光能的能力強(qiáng)，更清晰）、線視場(chǎng)大（更廣）、寬光譜、空間分辨率高等性能。公司運(yùn)用大口徑透射式天文觀測(cè)鏡頭的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，研制的天文觀測(cè)鏡頭，在大口徑、長(zhǎng)焦距（更遠(yuǎn)）的情況下，同時(shí)具備拍攝角度大（更廣）與大相對(duì)孔徑（影像亮度高，獲取光能的能力更強(qiáng)）的技術(shù)特點(diǎn)，填補(bǔ)我國(guó)天文觀測(cè)、空間目標(biāo)精確定位系統(tǒng)探測(cè)能力的空白。

目前，國(guó)內(nèi)的天文觀測(cè)站上所用的空間觀測(cè)光電系統(tǒng)主要分為兩類：反射式成像系統(tǒng)和透射式成像系統(tǒng)。反射式成像系統(tǒng)為目前的一種普遍解決方案，但是，其存在一定的缺陷，反射系統(tǒng)的原理為光線反射后成像，反射會(huì)放大鏡片表面加工缺陷對(duì)成像的負(fù)面影響，且反射后光能損耗大，為減少上述缺陷，反射系統(tǒng)對(duì)鏡片的精度要求更高，其加工、檢驗(yàn)和裝配調(diào)試的難度大、周期長(zhǎng)、成本更高，而透射式成像系統(tǒng)克服了上述缺點(diǎn)，并具備視場(chǎng)角廣，雜散光少等特點(diǎn)。

多光譜共口徑鏡頭可滿足同時(shí)觀測(cè)紫外光、可見(jiàn)光、多波段紅外光及激光等光譜的應(yīng)用場(chǎng)景，例如軍用鏡頭，同時(shí)兼具日間、夜間及抗干擾作戰(zhàn)功能，即需要同時(shí)具備觀測(cè)可見(jiàn)光與多波段紅外光的功能，可采用多光譜共口徑鏡頭技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

目前多光譜拍攝與觀測(cè)主要是通過(guò)多個(gè)不同光譜成像鏡頭實(shí)現(xiàn)，即不同光譜采用獨(dú)立的鏡頭進(jìn)行觀測(cè)。該種多光譜觀測(cè)方案存在缺陷，針對(duì)同一個(gè)目標(biāo)，兩個(gè)或兩個(gè)以上鏡頭對(duì)其進(jìn)行拍攝后成像后，由于拍攝角度存在一定差異，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同光譜對(duì)同一目標(biāo)拍攝成像完全一致，且體積較大。多光譜共口徑鏡頭的技術(shù)正是突破了這一缺陷，采用同一個(gè)鏡頭，對(duì)同一個(gè)目標(biāo)的不同光譜進(jìn)行采集成像，實(shí)現(xiàn)了不同光譜對(duì)同一目標(biāo)拍攝成像完全一致。多光譜共口徑鏡頭的研制生產(chǎn)存在大量技術(shù)壁壘，例如由于多光譜鏡頭集成于一個(gè)鏡頭內(nèi)，在復(fù)雜環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)成像穩(wěn)定問(wèn)題較難克服。 ? ?

特別是應(yīng)用在高變倍比、長(zhǎng)焦距變焦鏡頭的設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，二組元到多組元的變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)非常關(guān)鍵。復(fù)雜變焦光學(xué)系統(tǒng)主要應(yīng)用于軍用戰(zhàn)車、戰(zhàn)機(jī)、軍艦以及森林防火、高端安防監(jiān)控等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域應(yīng)用的主要技術(shù)需求為：短焦（近距離）情況下視場(chǎng)角更大（更廣），長(zhǎng)焦（遠(yuǎn)距離）情況下圖像更清晰，且在變焦的過(guò)程響應(yīng)速度快，保持全程圖像清晰。目前簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)變焦產(chǎn)品與多點(diǎn)變焦產(chǎn)品無(wú)法滿足上述要求。因此，復(fù)雜變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。復(fù)雜變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度大，主要原因?yàn)樾柰瑫r(shí)兼具大倍數(shù)、高分辨率、圖像全程清晰的技術(shù)特點(diǎn)。

定焦產(chǎn)品技術(shù)水平的通行評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

變焦產(chǎn)品技術(shù)水平的通行評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

空間光學(xué)產(chǎn)品一般需要全光譜鏡頭的設(shè)計(jì)技術(shù)、全光譜膜系的設(shè)計(jì)加工技術(shù)，包括紫外光、可見(jiàn)光、短波紅外、中波紅外、長(zhǎng)波紅外及激光等，因此產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景極為廣泛，涵蓋安防監(jiān)控、工業(yè)檢測(cè)、森林防火、輔助駕駛及軍事領(lǐng)域。 ? ?

（2）非定制產(chǎn)品

行業(yè)非定制產(chǎn)品主要為安防監(jiān)控鏡頭、物聯(lián)網(wǎng)及AI鏡頭、車載紅外鏡頭、系列，產(chǎn)品包括城市安防、政企單位、智慧安防、智慧交通、智能制造、金融、教育、醫(yī)療、零售等各類不同領(lǐng)域。

1）安防監(jiān)控鏡頭

2）物聯(lián)網(wǎng)、AI鏡頭 ? ?

3）車載、紅外鏡頭

民用光學(xué)鏡頭不斷向高分辨率、大光圈、超廣角、透霧夜視、小型輕量化等方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)、人工智能領(lǐng)域，信息采集對(duì)人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算的精度和效率有至關(guān)重要的影響，光學(xué)產(chǎn)品需要具備清晰度、分辨率更高，畸變更小，雜光、光暈小，抑制強(qiáng)光等特征，使成像色彩更真實(shí)。 ? ?

核心技術(shù)

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產(chǎn)品生產(chǎn)

鏡頭生產(chǎn)過(guò)程中，鏡片前工序?qū)儆谄胀üば颍R片后工序及結(jié)構(gòu)件、機(jī)械件裝配屬于關(guān)鍵工序。將玻璃鏡片由毛坯加工成玻璃鏡片需經(jīng)過(guò)的主要加工流程為“荒折—砂掛—研磨—芯取—鍍膜—粘合—涂墨”，其中“荒折—砂掛—研磨”又稱“前工序”，“芯取—鍍膜—粘合—涂墨”又稱“后工序”。經(jīng)前工序加工完成的為鏡片半成品，經(jīng)完整加工流程的為鏡片成品。玻璃鏡片加工前工序附加值較低，自動(dòng)化程度不高；后工程附加值較高，對(duì)生產(chǎn)加工工藝要求也相對(duì)更高。 ? ?

一般光學(xué)產(chǎn)品的工藝流程：

安防、車載、物聯(lián)網(wǎng)、AI鏡頭工藝流程

紅外鏡頭工藝流程 ? ?

行業(yè)發(fā)展

光學(xué)行業(yè)是當(dāng)代信息技術(shù)、新材料、生命科學(xué)、生物醫(yī)藥、資源環(huán)境等重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域的重要支撐，目前已經(jīng)深入國(guó)民社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為當(dāng)今前沿科技發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（1）光學(xué)行業(yè)面向科學(xué)前沿

光學(xué)系統(tǒng)在空間探索、航空航天、國(guó)防軍工、高端儀器與裝備等領(lǐng)域作為關(guān)鍵的功能器件，是許多技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的前沿陣地，相應(yīng)帶動(dòng)了新材料、新技術(shù)、新工藝、新裝備的創(chuàng)新發(fā)展，相關(guān)的支撐科學(xué)與技術(shù)主要包括新型光學(xué)理論、先進(jìn)光學(xué)設(shè)計(jì)方法、光學(xué)材料與加工技術(shù)等。

1）空間光學(xué)是空間科學(xué)研究探測(cè)的前沿領(lǐng)域

在空間光學(xué)領(lǐng)域利用光學(xué)設(shè)備對(duì)空間和地球進(jìn)行觀測(cè)與研究，包括空間天文觀測(cè)、深空探測(cè)和對(duì)地探測(cè)等，其使用的空間光學(xué)系統(tǒng)正向著大口徑、長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)、多光譜、高測(cè)量精度、輕量化等方向發(fā)展。其中，大口徑光電裝備決定了人類空間觀測(cè)能力的極限，可展開(kāi)光學(xué)成像技術(shù)、薄膜反射鏡成像技術(shù)、衍射望遠(yuǎn)鏡成像技術(shù)等新技術(shù)的研究則提升了光學(xué)系統(tǒng)的空間分辨率，促進(jìn)大口徑、大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)不斷突破?？梢?jiàn)光、微光、紅外、紫外等多光譜技術(shù)適應(yīng)了全天時(shí)精密觀測(cè)需求?？臻g光學(xué)成像鏡頭、設(shè)備研究涉及材料配方究、材料成型和燒結(jié)工藝、關(guān)鍵設(shè)備研制和維護(hù)、坯體的加工與無(wú)損檢測(cè)、光學(xué)表面改性、材料性能測(cè)試等一系列新材料、新工藝、新裝備的關(guān)鍵性技術(shù)，為當(dāng)今世界科技前沿領(lǐng)域。 ? ?

2）軍事領(lǐng)域是高端光學(xué)技術(shù)的前沿應(yīng)用領(lǐng)域

軍事領(lǐng)域是目前“高、精、尖”光學(xué)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛、深入的領(lǐng)域，涵蓋了從紫外到紅外全部電磁波波段，以及從光的產(chǎn)生、傳輸、探測(cè)、處理到光與物質(zhì)的相互作用等光學(xué)技術(shù)應(yīng)用。按工作原理和技術(shù)發(fā)展，軍事領(lǐng)域光學(xué)技術(shù)應(yīng)用通?？煞譃椋汗鈱W(xué)儀器、微光夜視技術(shù)、紅外技術(shù)、激光技術(shù)和光電綜合應(yīng)用技術(shù)等幾大類，其中紅外技術(shù)、激光技術(shù)和光電綜合應(yīng)用技術(shù)是目前軍事領(lǐng)域高端光學(xué)技術(shù)的最前沿應(yīng)用。紅外技術(shù)主要應(yīng)用物體的紅外輻射進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別，在軍事上有廣泛應(yīng)用，目前前沿應(yīng)用領(lǐng)域主要為紅外跟蹤和制導(dǎo)技術(shù)、紅外夜視技術(shù)和紅外遙感技術(shù)等。

激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn)，其在軍事領(lǐng)域的前沿應(yīng)用包括激光制導(dǎo)技術(shù)、激光通信技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)激光武器等。在微光、紅外、激光等光電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，為了滿足作戰(zhàn)使用和科研試驗(yàn)的要求，軍事領(lǐng)域主要發(fā)展了光學(xué)遙感技術(shù)、光電制導(dǎo)技術(shù)、光電跟蹤測(cè)量技術(shù)、光電對(duì)抗技術(shù)等光電綜合應(yīng)用技術(shù)。

軍用光學(xué)系統(tǒng)要求成像質(zhì)量好、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，促進(jìn)了光學(xué)設(shè)計(jì)和加工領(lǐng)域的一系列大規(guī)模技術(shù)革命和創(chuàng)新活動(dòng)，數(shù)控單點(diǎn)金剛石車削、光學(xué)玻璃透鏡模壓成型、光學(xué)塑料成型等高精密加工技術(shù)蓬勃發(fā)展，廣泛用于有色金屬、鍺、塑料、紅外光學(xué)晶體、鈹銅、鍺基硫族化合物玻璃等各類光學(xué)材料以及球面、非球面光學(xué)零件加工。這些光學(xué)精密加工的新裝備體現(xiàn)了當(dāng)今裝備制造的尖端技術(shù)，被歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家所掌控，并實(shí)行出口管制。

軍用光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅為軍隊(duì)建設(shè)提供了現(xiàn)代化的武器裝備和技術(shù)手段，增強(qiáng)了國(guó)防實(shí)力，同時(shí)還推動(dòng)了信息技術(shù)、精密加工、新材料等新興技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體水平的提高，增強(qiáng)了綜合國(guó)力。 ? ?

3）光學(xué)技術(shù)是高端儀器和高端裝備制造業(yè)的發(fā)展支撐

光學(xué)在高端儀器與裝備應(yīng)用領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了其超精密加工的技術(shù)水平。以集成電路制造業(yè)為例，光刻技術(shù)是集成電路制造產(chǎn)業(yè)的核心，決定集成電路的元件特征尺寸。其中，極紫外光刻是傳統(tǒng)投影光刻技術(shù)向更短波長(zhǎng)的延伸，被認(rèn)為是最具潛力的下一代光刻技術(shù)。

光學(xué)系統(tǒng)是極紫外光刻技術(shù)最主要的功能部件之一，涉及的非球面加工與檢測(cè)技術(shù)、超高精度物鏡系統(tǒng)波像差檢測(cè)及集成技術(shù)等技術(shù)瓶頸體現(xiàn)了光學(xué)前瞻科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，目前經(jīng)過(guò)我國(guó)多個(gè)光學(xué)科研單位多年的攻關(guān)，已經(jīng)成功攻克了相關(guān)核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)前沿技術(shù)的跨越。光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步直接推動(dòng)高端儀器和高端裝備制造業(yè)的發(fā)展。

4）目前我國(guó)光學(xué)領(lǐng)域正在趕超世界先進(jìn)水平

我國(guó)建國(guó)后建立了以滿足國(guó)防需求為主的完整光學(xué)工業(yè)體系，相繼設(shè)立了中科院長(zhǎng)春光機(jī)所、西安光機(jī)所、成都光電所、西安應(yīng)用光學(xué)研究所等一批光學(xué)研究單位，以及光學(xué)軍民融合創(chuàng)新平臺(tái)。當(dāng)前，隨著空間探測(cè)、航空航天、國(guó)防軍工、裝備制造等各項(xiàng)事業(yè)的快速推進(jìn)，我國(guó)光學(xué)理論研究、技術(shù)創(chuàng)新及光學(xué)加工制造能力正在與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平迅速拉近。

如2018年我國(guó)4.03米大口徑碳化硅反射鏡通過(guò)驗(yàn)收，是世界上最大口徑碳化硅單體反射鏡，突破了大口徑反射鏡鏡坯制造和反射鏡加工技術(shù)被美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等少數(shù)西方國(guó)家壟斷的局面。

（2）光學(xué)行業(yè)支撐國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施 ? ?

光學(xué)行業(yè)因面向科學(xué)前沿，應(yīng)用廣泛，是許多國(guó)家重大戰(zhàn)略項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵。光學(xué)系統(tǒng)是空間探測(cè)和航天事業(yè)的重要支撐，如2016年天宮二號(hào)與神舟飛船的多次交匯對(duì)接中，使用了TV電視攝像機(jī)、光學(xué)成像勻化器、光學(xué)成像敏感器等關(guān)鍵設(shè)備、組件，保障了對(duì)接任務(wù)的成功。嫦娥三號(hào)著陸器攜極紫外相機(jī)降落在月球表面，對(duì)地球周圍等離子體層進(jìn)行實(shí)時(shí)、全局遙感成像觀測(cè)，對(duì)空間科學(xué)研究與空間環(huán)境監(jiān)測(cè)具有重要意義。

光學(xué)系統(tǒng)也是氣象、海洋、高分、資源、環(huán)境等對(duì)地觀測(cè)遙感衛(wèi)星的核心有效載荷，近年來(lái)我國(guó)遙感衛(wèi)星密集發(fā)射，為我國(guó)基礎(chǔ)研究、生態(tài)文明、“一帶一路”建設(shè)、科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)等國(guó)家戰(zhàn)略項(xiàng)目提供關(guān)鍵支撐。

當(dāng)前，我國(guó)多項(xiàng)航天工程正在快速推進(jìn)，運(yùn)載火箭、衛(wèi)星應(yīng)用、空間寬帶互聯(lián)網(wǎng)三大工程將成為航天工業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和核心?！笆濉蔽覈?guó)將完成載人航天和探月工程三步走任務(wù)，形成較完善的衛(wèi)星及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，這些都離不開(kāi)先進(jìn)光學(xué)設(shè)施的基礎(chǔ)性作用。

光學(xué)系統(tǒng)在提升我國(guó)武器裝備、增強(qiáng)國(guó)防安全水平上發(fā)揮重要作用。例如，航母著艦導(dǎo)引系統(tǒng)可自動(dòng)搜索和捕獲目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精確跟蹤和引導(dǎo)。在機(jī)載偵察設(shè)備中，綜合應(yīng)用可見(jiàn)光照相、微光攝像、紅外成像和激光遙感技術(shù)等進(jìn)行偵察，可獲取更多信息，有利于分辨、識(shí)別目標(biāo)；星載紅外預(yù)警系統(tǒng)可用于探測(cè)彈道導(dǎo)彈，為反導(dǎo)防御系統(tǒng)提供預(yù)警信息等。隨著光電探測(cè)、光電制導(dǎo)等光電技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，光學(xué)系統(tǒng)在情報(bào)偵察、夜間作戰(zhàn)、遠(yuǎn)程空襲、精確制導(dǎo)等作戰(zhàn)中發(fā)揮了極其重要的作用，已成為現(xiàn)代軍事技術(shù)不可或缺的重要組成部分。 ? ?

在制造業(yè)領(lǐng)域，高端裝備是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，被列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。近年來(lái)隨著《中國(guó)制造2025》等相關(guān)政策文件的發(fā)布和實(shí)施，我國(guó)開(kāi)啟了裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的新篇章，光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步將直接推動(dòng)我國(guó)高端裝備制造乃至先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。如光刻機(jī)被稱為半導(dǎo)體制造業(yè)皇冠上的明珠，光刻投影物鏡則是光刻機(jī)中最核心的部件，是當(dāng)代精密光學(xué)與精密機(jī)械的最高水平。我國(guó)將光學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究列入“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”科技重大專項(xiàng)中予以攻關(guān)，于2017年順利驗(yàn)收。

當(dāng)前視頻技術(shù)正經(jīng)歷從高清向4k、8k超高清的演進(jìn)，超高清視頻產(chǎn)業(yè)包含超清醫(yī)療、超清直播、超清安防等，被認(rèn)為是5G技術(shù)率先落地應(yīng)用領(lǐng)域之一，迎來(lái)了戰(zhàn)略發(fā)展的機(jī)遇期。2019年，工信部等發(fā)布《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2022年）》戰(zhàn)略文件支持超高清產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并將高精密光學(xué)鏡頭作為核心關(guān)鍵元器件重點(diǎn)發(fā)展，預(yù)計(jì)2022年我國(guó)攝像機(jī)、視頻監(jiān)控鏡頭等超高清視頻采集設(shè)備銷售收入將達(dá)120億元，出口10億元。

（3）光學(xué)行業(yè)全面服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展

光學(xué)產(chǎn)品已經(jīng)深入國(guó)民社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域成為基礎(chǔ)性設(shè)施，并在經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)上助力我國(guó)發(fā)展質(zhì)量的提升和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。一方面，光學(xué)鏡頭已經(jīng)成為信息化世界的“眼睛”，作為物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息系統(tǒng)最前端的光電感知核心器件。當(dāng)前，世界正處在新技術(shù)革命和新工業(yè)革命的前夜，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，人類社會(huì)從傳統(tǒng)信息社會(huì)向智能社會(huì)過(guò)渡，而光學(xué)產(chǎn)品也正隨著新一代信息技術(shù)的推廣而深入應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)角落。物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)架構(gòu)上是一個(gè)由感知層、傳輸層、平臺(tái)層和應(yīng)用層共同構(gòu)成的信息系統(tǒng)。

其中，感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，如攝像頭、表計(jì)、RFID、GPS、二維碼標(biāo)簽等感知終端，類似人體神經(jīng)末梢，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)識(shí)別外界物體、采集信息的來(lái)源。傳輸層主要負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息，平臺(tái)層實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)、協(xié)同、共享、互通的功能，應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在各行各業(yè)的具體落地。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)新一輪應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)啟，落地增速加快，車聯(lián)網(wǎng)、社會(huì)公共事業(yè)、智能家居等已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的熱點(diǎn)行業(yè)，形成了較為清晰的商業(yè)模式。 ? ?

人工智能技術(shù)通過(guò)海量數(shù)據(jù)的搜集，利用算法分析和處理提供智能服務(wù)。數(shù)據(jù)是人工智能發(fā)展的基石，而光學(xué)產(chǎn)品則是其感知外界搜集數(shù)據(jù)的重要組成部分，其采集數(shù)據(jù)的精度直接關(guān)系到智能運(yùn)算的精度和效率。因此，人工智能技術(shù)的創(chuàng)新突破和推廣應(yīng)用也有賴于光學(xué)鏡頭技術(shù)的發(fā)展。如，《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》明確將圖像類智能傳感器作為人工智能核心基礎(chǔ)之一，推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠、低功耗、低成本。目前，人工智能部分技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，帶來(lái)新的產(chǎn)業(yè)興起，深度賦能醫(yī)療、安防、交通、金融、零售等領(lǐng)域。 ? ?

另一方面，在高端制造業(yè)如3D打印機(jī)及半導(dǎo)體制造使用的光刻機(jī)，CT、磁共振、內(nèi)窺鏡等高端醫(yī)療設(shè)備，以及生命科學(xué)中DNA測(cè)序設(shè)備中，光學(xué)系統(tǒng)都是作為最主要的功能部件之一，發(fā)揮核心作用。集成電路是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的核心，在現(xiàn)代信息社會(huì)中居于戰(zhàn)略性基礎(chǔ)地位，是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志，而光刻機(jī)及其光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)又是集成電路制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，光學(xué)鏡頭被廣泛用于機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化制造的基礎(chǔ)。這些高端應(yīng)用的光學(xué)鏡頭對(duì)材質(zhì)選型、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、光學(xué)精密加工與測(cè)試等要求極高，技術(shù)難度大，掌握相應(yīng)技術(shù)對(duì)支撐高端裝備國(guó)產(chǎn)化具有十分重要的意義。

光學(xué)行業(yè)在新模式方面近三年的發(fā)展主要體現(xiàn)為軍民融合創(chuàng)新機(jī)制的穩(wěn)步推進(jìn)。軍民融合是國(guó)家實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的重要發(fā)展戰(zhàn)略，近年來(lái)，我國(guó)著力建設(shè)軍民結(jié)合的科研設(shè)備共享平臺(tái)，加強(qiáng)軍民科技資源開(kāi)放和軍民兩用技術(shù)相互轉(zhuǎn)移。通過(guò)軍民協(xié)同攻關(guān)，我國(guó)成功實(shí)施了載人航天及探月工程、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)、快舟衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)等軍民融合重大項(xiàng)目和工程。

光學(xué)行業(yè)是典型的技術(shù)密集型行業(yè)，歷來(lái)是軍民融合發(fā)展的前沿陣地。我國(guó)光學(xué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與軍工技術(shù)密不可分，光學(xué)企業(yè)積極加入“軍民融合”浪潮，福光股份、成都光明、中電海康、奧普光電等企業(yè)，背靠軍工企業(yè)和科研院所，至今已在光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)材料與加工、光學(xué)鏡頭及下游應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，重塑全球光學(xué)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。根據(jù)《“十三五”科技軍民融合發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》，“十三五”時(shí)期是我國(guó)軍民融合發(fā)展由初步融合向深度融合過(guò)渡的關(guān)鍵階段，軍事技術(shù)與民用技術(shù)交叉融合程度越來(lái)越深、滲透兼容越來(lái)越強(qiáng)，科技軍民融合發(fā)展是順應(yīng)全球格局變化趨勢(shì)的必然選擇，預(yù)計(jì)我國(guó)未來(lái)一段時(shí)間光學(xué)產(chǎn)業(yè)的軍民融合意識(shí)將不斷增強(qiáng)，融合實(shí)踐日益豐富。 ? ?

未來(lái)趨勢(shì)

（1）軍用光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)

①空間光學(xué)領(lǐng)域

空間光學(xué)利用光學(xué)設(shè)備對(duì)空間和地球進(jìn)行觀測(cè)與研究，利用不同波段和類型的光學(xué)設(shè)備，接收來(lái)自天體的可見(jiàn)光、紅外線、紫外線、X射線和γ射線等，探測(cè)天體的位置、物理結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)演化規(guī)律等，包括空間天文觀測(cè)、深空探測(cè)和對(duì)地探測(cè)，推進(jìn)空間技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于先進(jìn)的光學(xué)和射電望遠(yuǎn)鏡及儀器設(shè)備。2007年和2010年我國(guó)分別發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星，搭載了CCD立體相機(jī)、激光高度計(jì)、降落相機(jī)等光學(xué)載荷，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入具有深空探測(cè)能力的國(guó)家行列，空間光學(xué)技術(shù)也取得了跨越式的發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)空間光學(xué)系統(tǒng)高時(shí)間分辨率、高空間分辨率、高光譜分辨率、寬地面覆蓋等方面的迫切需求，空間光學(xué)系統(tǒng)正向著大口徑、長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)、高測(cè)量精度等方向發(fā)展，在我國(guó)航天事業(yè)高速發(fā)展的大背景下，空間光學(xué)進(jìn)入了新時(shí)代。

我國(guó)多項(xiàng)航天工程正在快速推進(jìn)，運(yùn)載火箭、衛(wèi)星應(yīng)用、空間寬帶互聯(lián)網(wǎng)三大工程將成為航天工業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和核心。根據(jù)2015年國(guó)防科工局等部門(mén)著手編制的航天發(fā)展“十三五”規(guī)劃，“十三五”末我國(guó)將基本形成主體功能完備的國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施，完成載人航天和探月工程三步走任務(wù)，形成較完善的衛(wèi)星及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈。定制產(chǎn)品作為航天工程、空間探測(cè)不可或缺的組成部分，面臨穩(wěn)定持續(xù)的市場(chǎng)需求。 ? ?

②軍事武器裝備領(lǐng)域

光學(xué)技術(shù)發(fā)展之初最先應(yīng)用于軍事，上世紀(jì)70年代后，紅外、激光、毫米波等技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了紅外熱像儀、激光制導(dǎo)武器、光學(xué)遙感設(shè)備、毫米波制導(dǎo)武器等，使戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)從機(jī)械化戰(zhàn)爭(zhēng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒瘧?zhàn)爭(zhēng)，顯著提高了作戰(zhàn)效能。光學(xué)技術(shù)在各類武器裝備和特殊場(chǎng)合的應(yīng)用得到了極大的拓展，隨著光電探測(cè)、光電制導(dǎo)等光電技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，光學(xué)系統(tǒng)在情報(bào)偵察、夜間作戰(zhàn)、遠(yuǎn)程空襲、精確制導(dǎo)等作戰(zhàn)中發(fā)揮了極其重要的作用，已成為現(xiàn)代軍事技術(shù)不可或缺的重要組成部分。

近年來(lái)，軍事領(lǐng)域正從機(jī)械化和信息化基礎(chǔ)上向智能化發(fā)展，人工智能的軍事應(yīng)用正成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，世界各主要軍事大國(guó)以先進(jìn)計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新興技術(shù)為基礎(chǔ)，研發(fā)應(yīng)用了自動(dòng)武器、無(wú)人作戰(zhàn)機(jī)、無(wú)人地面戰(zhàn)車、無(wú)人潛航器、作戰(zhàn)機(jī)器人、智能炸彈等智能化武器裝備，將對(duì)作戰(zhàn)模式和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境帶來(lái)廣泛而深遠(yuǎn)的影響。智能化武器集光電傳感、高速處理、人工智能于一體，具有記憶、分析、綜合能力。其中，光電系統(tǒng)處于前端感知環(huán)節(jié)，將受益于武器裝備的智能化趨勢(shì)而得到更加廣泛深入的應(yīng)用。2018年我國(guó)國(guó)防支出為11,069.7億元，2019年國(guó)防支出為11,898.76億元，增長(zhǎng)7.5%。國(guó)防開(kāi)支的主要項(xiàng)目有人員生活費(fèi)、訓(xùn)練維持費(fèi)和裝備費(fèi)，但重點(diǎn)傾向裝備費(fèi)用。國(guó)防軍費(fèi)預(yù)算的穩(wěn)定增長(zhǎng)為公司軍品發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的市場(chǎng)基礎(chǔ)。我國(guó)周邊安全環(huán)境復(fù)雜，大國(guó)地緣戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，隨著亞太地區(qū)成為全球地緣戰(zhàn)略角逐的焦點(diǎn)，我國(guó)周邊安全環(huán)境不穩(wěn)定不確定因素增加。為了應(yīng)對(duì)各方面的挑戰(zhàn)，保持我國(guó)國(guó)防經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入、大力發(fā)展國(guó)防科技工業(yè)將是必然選擇。 ? ?

（2）民用光學(xué)行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)

先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)往往率先被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但軍用技術(shù)只有轉(zhuǎn)化為民用技術(shù)才能直接服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)前大力推進(jìn)國(guó)防科技工業(yè)技術(shù)軍民融合已經(jīng)上升到我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略層面，每年都有一批軍轉(zhuǎn)民的技術(shù)名單出臺(tái)，軍民融合度不斷擴(kuò)大。光學(xué)行業(yè)處于軍民融合的前沿陣地，必將持續(xù)受益于軍用技術(shù)轉(zhuǎn)民用的浪潮。

①安防監(jiān)控鏡頭行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)

安防設(shè)備主要包括視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警系統(tǒng)、出入口門(mén)禁控制、防盜報(bào)警系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)等，光學(xué)鏡頭是安防視頻監(jiān)控的核心部件，對(duì)成像質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。當(dāng)前安防監(jiān)控高清化、智慧化升級(jí)，推動(dòng)光學(xué)鏡頭技術(shù)快速革新。一方面，隨著視頻監(jiān)控的深入應(yīng)用，相關(guān)鏡頭技術(shù)獲得了全面升級(jí)，光學(xué)變焦、大倍率、大廣角、小型輕量化等技術(shù)廣泛使用，長(zhǎng)焦距、電動(dòng)變焦鏡頭適應(yīng)了對(duì)遠(yuǎn)距離、大范圍室外監(jiān)控的需要。為應(yīng)對(duì)海岸、港口、河道、森林、陰雨霧霾等各種惡劣環(huán)境的監(jiān)控，行業(yè)中涌現(xiàn)出長(zhǎng)焦透霧鏡頭、高清魚(yú)眼鏡頭、超低照度鏡頭、紅外夜視鏡頭等眾多應(yīng)用解決方案產(chǎn)品。視頻監(jiān)控從高清進(jìn)一步向4K、8K超高清技術(shù)演進(jìn)，畫(huà)面分辨率分別為高清的4倍和8倍，具有更強(qiáng)的信息承載能力。另一方面，安防正與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)快速融合，行業(yè)步入了智能安防2.0時(shí)代，華為、?？低?/u>等發(fā)布了人工智能應(yīng)用的安防產(chǎn)品。人工智能為保證對(duì)信息數(shù)據(jù)運(yùn)算的精度和效率，對(duì)光學(xué)鏡頭可靠性和成像質(zhì)量提出更高的要求，促使鏡頭企業(yè)的技術(shù)加速升級(jí)。 ? ?