车载镜头：自动驾驶之眼，长坡厚雪优质赛道

1. 高成长：预计2025年车载镜头市场超330亿元、CAGR达37%

◾  车载摄像头是自动驾驶中必不可少的传感器。

自动驾驶系统通常可分为感知层、决策层、执行层。感知层所用到的传感器包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等视觉传感器，以及速度和加速度传感器等。相较于其他传感器、摄像头障碍识别能力强，是自动驾驶中必不可少的传感器。

◾  车载摄像头的分类：

1）按照用途不同，摄像头可分为

成像类摄像头、感知类摄像头（ADAS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。

ADAS摄像头用于主动安全，需要准确捕捉图像。

车载摄像头工作原理：目标物体通过镜头（LENS）将光学图像投射到图像传感器上，光信号转变为电信号，再经过 A/D（模数转换）后变为数字图像信号，最后送到 ISP（图像信号处理芯片）中进行加工处理，由 ISP 将信号处理成特定格式的图像传输到汽车自动驾驶系统进行识别。

2）根据位置不同，车载摄像头可分为

前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头、后视摄像头及舱内摄像头。

①前视摄像头用以实现多种ADAS功能（防撞预警、车道偏离预警等），任务繁重、规格最高，前视可分为单目、双目、三目摄像头，单目摄像头发展较早，目前技术发展较为成熟，量产成本较低，但是受限于单个摄像头固定焦段限制，难以兼顾大视场角（广角）和远探测距离（长焦）。双目、多目摄像头在一定程度上克服了单摄像头的局限，以特斯拉三目摄像头为例，三颗摄像头包括主视野摄像头（覆盖大部分交通场景，最大监测距离150 米）、广角摄像头（视场角达150°，能够拍摄到交通信号灯、行驶路径上的障碍物和距离较近的物体，非常适用于城市街道、低速缓行的交通场景）、长焦摄像头（能够清晰地拍摄到远距离物体，适用于高速行驶的交通场景。最大监测距离250米）。

②侧视摄像头用以监测侧前方或侧后方场景，实现盲点监测。

环视摄像头采用广角镜头，在车四周装配后获取车身360°图像并拼接，实现全景泊车，若加入算法可实现道路线感知。

后视摄像头采用广角镜头，用以倒车辅助。

舱内摄像头用以监测驾驶员状态，实现疲劳提醒功能。

◾  高级别自动驾驶推动摄像头量价齐升。

自动驾驶可分为L0~L5六个级别，目前主流自动驾驶级别在L2~L3阶段之间，L2主要功能涵盖倒车监控、全景泊车辅助、盲点检测、自适应巡航、前方碰撞预警、智能车速控制、车道偏离告警、行人检测系统、交通信号及标志牌识别，一般搭载3~13颗摄像头。L4、L5级别自动驾驶ADAS系统尚在研发阶段，一般需要搭载13颗以上摄像头。3）传统后视摄像头仅需获取偏静态图像，而ADAS摄像头需要在车辆高速运动中捕捉清晰物体影像，因此ADAS摄像头普遍规格更高、单价更高。此外伴随自动驾驶算力提升，将需要更高分辨率的车载摄像头产品。

◾  2017年是自动辅助驾驶元年

1）特斯拉是电动车&自动辅助驾驶的领军者，2012年特斯拉推出世界首款电动轿车model S，搭载L2级别自动辅助驾驶系统，配备8颗摄像头，定价5万美元，但是由于定价过高、产能限制、配套基础设施不足等原因，此时的电动车注定是一款小众产品。2017年特斯拉推出革命性产品——入门款电动车model 3，搭载L2级别自动辅助驾驶系统，配备8颗摄像头，定价3.5万美元，该产品的推出也助力特斯拉市占率达8%。此后得益于上海工厂投产、规模效应降本，截至2021年8月，model 3定价已降至24万人民币。2）我们认为在特斯拉的“鲶鱼效应”下，其他新能源车厂、传统车厂也势必将快速跟进自动辅助驾驶系统及其相关搭载硬件。

◾  预计2025年单车搭载摄像头数量达8颗，车载摄像头市场规模超1600亿元，车载镜头市场规模超330亿元，CAGR超37%。

1）根据TSR，2020年全球车载摄像头出货量达1.65亿颗、过去十年CAGR达30%，单车搭载摄像头数量达2.1颗。

2）根据后文测算，我们预计2025年单车摄像头数量达8颗，车载摄像头出货量达8亿颗，CAGR达37%，参考舜宇车载镜头单价（42元），保守假设未来价格不变，预计2025年车载镜头市场规模达336亿元。考虑车载模组价格一般为车载镜头的5倍，预计2025年车载摄像头模组市场规模达1684亿元。

2. 高壁垒：光学镜头是高壁垒行业，车规级产品壁垒更高

◾  镜头是由多片镜片组立而成，即将隔片与镜片按次序装入镜筒，隔片与镜筒的侧壁通过点胶固定，用胶水或压环固定最后一枚镜片，完成镜头的组装。光学镜头是极其精密的器件，光学镜片的设计和生产、镜头组的光学设计和组装难度较高，生产企业需要具备长期的技术积累和人才储备。

◾光学设计具有“艺术性”，优秀设计师是光学企业的灵魂。

1）光学设计是利用不同类型透镜的光学特性，根据光学原理，使用专用光学软件，结合光学设计师个人知识与经验，进行光学系统设计工作，通过对像差、像质、照度等迭代优化设计，得到满足要求的光学系统。

2）光学设计的难点在于消除像差。像差分为几何像差与色散像差，主要的几种像差类型包括球差、慧差、像散、场曲、畸变以及轴向色差和横向色差。光学设计即通过组合不同形状、不同数量的透镜来尽可能消除像差，设计过程需要不断调整参数、多次验证迭代、以获得像差最小的方案。

3）设计环节需要设计师多年经验积累，很多环节并无公式可取，需要充分发挥想象力，设计过程具有“艺术性”。设计师需要对光学成像理论理解深刻，可以在没有先例的情况下根据需求进行优化，这依靠多年经验培养的直觉。一个复杂的镜头有上百个变量和大量约束条件，优秀设计师能够快速根据设计需求和优化过程调整约束条件。同时设计师需要对加工误差和装配误差非常熟悉，需要尽可能将公差合理分配以降低单片透镜承担的压力，这对于需要保证良率的公司生产尤为关键。因此优秀光学人才需要长时间培养，舜宇光学、大立光等头部光学公司在多年发展中培养积累了一批优秀的光学人才，是公司优秀产品力的保证。

◾  镜头组装对结构设计和精度要求高。

镜头组装环节存在多项技术难点：镜片间由隔片、压环连接存在组装偏移风险；加工精度较差或厚度较大，易产生光学系统杂散光影响成像品质；或因各部件的公差或组装技术不良，产生镜片偏心或歪斜等问题，进而影响镜头的光学性能。上述组装流程看似简单，生产过程中还需严格管控部件精度、配合精度、组装偏心、内部应力、镜片间隙等方面。并且，在生产过程中很多环节为非标过程，依靠的是劳工的经验，劳工的熟练与否直接影响产品的良率，而良率是企业竞争力的关键。因此，生产工人直接决定了产品质量的可靠性和稳定性，而不同厂商的生产线不尽相同，挖人效果不如公司自己培养人才，但是人才培养通常需要耗费大量的时间，这也是镜头企业需要长期积累的原因。

◾  镜片生产过程对模具、设备、工艺精度提出高要求，为镜头行业的核心壁垒之一。

◾  塑料镜片主要采用注塑成型工艺，壁垒在于模具、设备。

1）注塑成型是指通过螺丝杆将塑料搅入注射机加热料筒中塑化﹐达到流动状态，螺杆在旋转过程中逐步后退，而塑料则向前积聚，当螺杆停止转动，由注塑活塞通过螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的成形过程。

2）制造过程中需要掌握大量凭借长年摸索形成的know-how方可控制好质量和良率，对工艺精细度要求极高。在注塑成型环节中，超120°高温易导致模板变形、使得镜片两曲面光轴偏芯量与面精度过大，因此对模具的精度和可靠性要求甚高。②注塑成型设备能够熔融、塑化聚合物，使其注入模具，它需要精准地控制每一个工艺参数，例如注射温度、注射量、注射速率、型腔压力等等，注塑设备的精度决定了塑件的成型精度。注塑成型时，每一个机械动作都必须准确无误（例如两块模具安装板移动时的平行度），而且设备上所有的零部件都要求高度的稳定性。

◾  球面玻璃镜片采用传统研磨工艺生产，难以大规模量产。

相较塑料镜片，玻璃镜片的生产工艺流程更为复杂，对精密制造提出更高要求。传统玻璃镜片生产工艺流程包括切割、研磨、抛光、镀膜、胶合、涂墨等工序，工序繁多。研磨环节对精度要求高，需要经验丰富的技术工人研磨，导致花费时间较多、生产效率较低、难以大规模量产。镀膜环节技术壁垒较高、附加值也相应较高，在镜片上镀上抗反射膜可将光线透过率提升至98%以上。

◾  模造玻璃更有利于大规模生产，壁垒在于模具。

1）玻璃模造（非球面玻璃）是利用玻璃会随着温度升高而降低粘滞性的特性，将玻璃预形体置于模具内，在真空或充填氮气环境下升温使玻璃变形至与模仁相同形状后冷却取出。此方法实现了高精密度玻璃镜片的可复制性制造，减小人工依赖，大大提升了生产效率，更利于标准化大规模生产。

2）模具的设计和加工是此方法的关键，其需要通过纳米级微压技术实现极高的模具精度，以确保镜片间偏芯较小；并且需要在高温、高压条件下保持模具刚性，对模具材料和设计要求高，可通过对模具模仁表面进行镀膜处理来提升其表面机械强度。模造过程需要通过三种热源：模具的热传导、氮气的热对流、红外热源的辐射，因此需要严格控制环境参数修正玻璃材料的热膨胀系数。

◾  车规级产品壁垒更高，模造玻璃镜片优势突出。

1）因为需要长时间暴露于恶劣环境下（强光照、沙尘、雨水、泥泞等），车载镜头的性能要求极高，其需要满足一系列信赖性实验要求：高低温冲击实验、耐腐蚀实验、耐振动试验、IPX9K防水等级要求、耐盐雾实验、耐擦拭实验、紫外线照射试验等，因此对于车载镜头的结构设计和原材料选择具有更高要求。

2）玻璃镜片相较塑料镜片具有高耐热性、不易变形、高透光率、高折射率特点，成像效果更好、热差影响小，更符合车载镜头所处的恶劣工作环境和高性能要求。车载镜头为全玻璃镜头或玻塑混合镜头，一般前视镜头、高像素镜头会采取更多玻璃镜片。

3）由于球面玻璃镜头具有天生像差，通常需要多个凹凸不平的镜片进行分组组合来进行矫正，不仅使镜头体积、重量增加，也降低了透光率。非球面玻璃镜片通过对圆锥常数和非球面系数进行调整，可自由设计光线和光路，对球面像差进行校正，从而提高成像质量，并且1片非球面玻璃镜片可以达到2-3片球面玻璃镜片的效果，显著减小球面玻璃镜片间的空隙、降低镜片组整体体积。目前上市公司中舜宇光学科技、联创电子、宇瞳光学、蓝特光学、永新光学均具备模造镜片产能。

3. 好格局：车载镜头一超多强，国内二线企业未来可期

◾  车载摄像头镜头市场格局呈现出“一超多强”局面，舜宇光学是绝对领军者。

1）2020年舜宇光学出货量位居第一，市场占有率超30%，日本麦克赛尔、日本电产三协、日本富士胶片、韩国世高光位居二至五位。得益于本国汽车工业发达、日本企业占比较高，份额前八厂商中，日本厂商占据5席。

2）在规格、壁垒更高的ADAS镜头中，舜宇光学一骑绝尘，市占率超50%。

3）车载镜头具有较高的技术壁垒，产品通常需要配合传感器芯片进行参数调整，经过1-2年研发周期后交货给Tier1组装，并经过车厂上路验证1-2年通过后方可供货，认证周期3-5年，客户粘性较强，头部企业先发优势稳固。

◾  除舜宇光学科技以外，国内的联创电子、宇瞳光学均积极布局车载镜头领域，但目前市占率较低，我们认为未来伴随国内造车新势力崛起，国内二线企业在车载镜头领域大有可为。

4. 车载模组：预计2025年市场超1600亿元，镜头企业有望顺利切入

◾ 车载摄像头产业链包括核心硬件、模组封装与系统集成、软件算法与解决方案。参考智能手机产业，光学模组的成本构成中CIS芯片成本占比为50%，镜头成本占比为20%。我们预计2025年车载摄像头模组市场规模超1600亿元。

◾  目前车载摄像头模组主要由Tier 1、Tier 2组装，主要企业为加拿大麦格纳、日本松下、法国法雷奥、德国博世、采埃孚天合、大陆镜头等企业，行业格局分散。我们认为伴随造车新势力崛起，传统整车厂和Tier 1的关系或将逐步模糊，同时，伴随摄像头像素提升，模组组装难度升级，预计未来车载镜头厂有望获取部分模组份额。

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