光学革命系列一：波长看光学 -a - jrj
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光学革命系列一：波长看光学 ■房子涨因为占据了你的空间，互联网火因为占据了你的时
间，光学占据了你的时空！
■我们认为光学技术将引领下一场技术革命！将陆续推出《光学革命》
系列。光学技术遍历整个光谱，应用领域接近二十多个。本篇报告概
述地根据波长分类对光学技术应用场景及市场空间进行梳理。
■紫外光以紫外线杀菌消毒、紫外光固化、紫外线清洗改质以及紫外光
通信为主。其中我们最看好应用领域扩展与传统光源更换双重驱动下
的紫外 LED 市场，近年将以超过 40%的速率高速增长，重点看好相关
国内 LED 相关封装企业。
■可见光技术以摄像头、屏幕显示、投影显示、光学材料以及光学交互
技术为主，我们看好投影技术、OLED 技术引领的显示技术新浪潮以
及随之带动的光学材料市场。VR/AR 应用是行业的催化剂，随着虚拟
现实与增强现实二者的逐步融合，现实生活空间与时间被完全占据，
轻便的微投技术更加重要，重点看好具有光机、微投、DLP、LCOS 技
术的公司。双摄在手机中采用极大催生摄像头行业发展，车载环视摄
像头用量上升是行业另一催化，一流模组厂商持续受益。OLED 明后
年有望成为主流手机等显示方案，看好相关面板厂、驱动、材料、设
备。以光学薄膜和光学玻璃为代表的光学材料市场发展空间广阔，进
口替代将带来巨大投资机会！
■红外线波长范围内的光学技术以激光加工、激光测量、红外成像、红
外识别为主。其中激光加工作为智能制造的基础仍将持续稳定增长；
激光雷达技术作为无人驾驶的核心技术随着成本压缩将大放异彩；红
外成像技术在安防、军事以及汽车安全领域继续起到重要作用；近红
外识别应用从虹膜到脸部识别，进入消费级市场，市场容量进入快速
成长期，产业链看好滤波光学器件厂商的发展机会。
■投资建议：这是我们《光学革命》系列的第一篇，我们之后将陆续推
出其他报告。未来五年，我们长期看好光学企业的发展，光学相关产
业市场空间大、利润率高、技术壁垒护城河强，产业投资机会将不断
涌现！当前时点个股重点关注水晶光电、联创电子、福晶科技、欧菲
光、歌尔股份、大华股份、正业科技等。
■风险提示：行业下游需求不达预期，新品研发进展不达预期
Table_Tit le
2016 年 09 月 02 日
电子元器件
Table_BaseI nfo
行业深度分析 证券研究报告
投资评级 领先大市-A
维持评级
Table_Fir st St ock
首选股票 目标价 评级
002273 水晶光电 36.00 买入-A
002222 福晶科技 23.00 买入-A
002241 歌尔股份 42.00 买入-A
300410 正业科技 60.00 买入-A
002236 大华股份 22.00 买入-A
Table_Char t
行业表现
资料来源：Wind资讯
% 1M 3M 12M
赵晓光 分析师 SAC 执业证书编号：S1450514030002
021-35082399
郑震湘 分析师 SAC 执业证书编号：S1450514060005
021-35082723
潘暕 报告联系人 [email protected]
021-35082083
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-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
2015-09 2016-01 2016-05
电子元器件 沪深300
行业深度分析/电子元器件
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内容目录
1. 从光波长看究竟有哪些应用场景......................................................................................... 7
2. 紫外线：传统光源更换+新应用领域双重驱动 ..................................................................... 9
2.1. 根据波长划分看紫外线应用 ....................................................................................... 9
2.1.1. 远紫外线技术：紫外线杀菌消毒、紫外光通信 ................................................ 10
2.1.2. 中紫外线技术：紫外线清洗改质、紫外线荧光分析 ..........................................11
2.1.3. 近紫外线技术：紫外光固化 ............................................................................ 12
2.2. 紫外线 LED 市场状况.............................................................................................. 13
3. 可见光技术：显示技术风起云涌 光学材料从中获益 ......................................................... 15
3.1. 显示技术：OLED、投影技术引领显示新风潮.......................................................... 15
3.1.1. OLED：新一代屏显技术正处启动前夜 ............................................................ 16
3.1.2. OLED 市场：良率成本改善 市场增长在即 ...................................................... 16
3.1.3. 投影显示技术：虚拟现实关键一环，微投技术大放异彩 .................................. 20
3.1.4. 投影显示技术市场 .......................................................................................... 23
3.2. 光学材料技术：镀膜工艺正崛， 光学膜市场稳定增长 ............................................ 24
3.2.1. 光学薄膜技术：镀膜工艺正崛起 ..................................................................... 24
3.2.2. 光学薄膜技术市场 .......................................................................................... 26
3.2.3. 光学玻璃技术 ................................................................................................. 28
3.3. 挡不住的风口：VR/AR 中的光学技术...................................................................... 29
3.3.1. 增强现实的核心在于显示成像 ........................................................................ 29
3.3.2. 光学手势识别技术：虚拟现实核心交互手段 ................................................... 32
3.3.3. 眼球追踪技术：辅助 AR/VR 的又一交互手段 ................................................. 34
3.3.4. 国外科技巨头纷纷布局交互技术领域 .............................................................. 35
3.3.5. VR/AR 交互光学技术产品市场 ........................................................................ 36
4. 红外线技术 ...................................................................................................................... 37
4.1. 大功率激光技术：智能制造基础技术 未来将迎千亿市场 ......................................... 38
4.1.1. 激光加工空间巨大 未来将迎千亿市场 ............................................................ 39
4.2. 小功率激光技术：激光测量低成本化 加速无人驾驶到来 ......................................... 41
4.2.1. 激光雷达产业：国内外厂商积极参与 .............................................................. 43
4.2.2. 激光惯导技术：激光陀螺仪 ............................................................................ 44
4.3. 红外技术：另一种感知世界的方式 .......................................................................... 45
4.3.1. 红外线及其收发方式 ...................................................................................... 45
4.3.2. 红外技术应用梳理 .......................................................................................... 46
4.3.3. 红外热成像：应用最广泛的红外技术 行业空间巨大 ....................................... 47
4.3.4. 红外热成像市场空间何在——军品依旧刚需 民用迎来放量............................. 49
4.3.5. 脸部识别&虹膜识别：红外技术在生物识别中或将大放异彩 ............................ 56
4.3.6. 红外市场的主要参与者及市场 ........................................................................ 61
5. 投资建议.......................................................................................................................... 62
图表目录
图 1：UV LED 产业链............................................................................................................. 9
图 2：电磁波谱....................................................................................................................... 9
图 3：小型紫外线杀菌器....................................................................................................... 10
图 4：框架式紫外线消毒系统................................................................................................ 10
行业深度分析/电子元器件
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图 5：紫外光通信系统框图 ................................................................................................... 10
图 6：紫外光清洗设备 ...........................................................................................................11
图 7：紫外光清洗设备结构 ....................................................................................................11
图 8：暗箱式紫外分析仪....................................................................................................... 12
图 9：较为简易的三用紫外分析仪......................................................................................... 12
图 10：紫外光固化流程图..................................................................................................... 12
图 11：紫外光固化机 ............................................................................................................ 12
图 12：2014 年紫外线市场分布 ............................................................................................ 13
图 13：紫外线 LED 市场总值及增速 ..................................................................................... 13
图 14： UV LED 产业企业数量逐年上升 .............................................................................. 14
图 15：SETi 穿孔 UV LED.................................................................................................... 14
图 16：SETi 表面粘着性 UV LED ......................................................................................... 14
图 17：主流显示技术及应用场景 .......................................................................................... 15
图 18：OLED较 LCD 结构简单 更加轻薄 ............................................................................ 16
图 19：AMOLED 具有高对比度 ............................................................................................ 16
图 20：OLED 产业链............................................................................................................ 17
图 21：AMOLED 良率提升带来成本下降 .............................................................................. 18
图 22：iPhone 有望采用 OLED 屏幕..................................................................................... 18
图 23：三星有望发布可折叠 OLED 屏手机 ........................................................................... 18
图 24：全球 OLED 面板市场规模保持高速增长 .................................................................... 19
图 25：OLED 市场空间（百万美元） ................................................................................... 20
图 26：LCOS 投影技术示意图.............................................................................................. 21
图 27：DLP 投影技术示意图 ................................................................................................ 21
图 28：不同光源技术最高亮度（流明）................................................................................ 22
图 29：不同显示技术色域对比.............................................................................................. 22
图 30：LED 投影示意图 ....................................................................................................... 23
图 31：激光投影................................................................................................................... 23
图 32：中国投影机市场短期内稳步增长................................................................................ 23
图 33： 国内激光显示市场空间（亿元） .............................................................................. 24
图 34：光学膜产业链............................................................................................................ 25
图 35：减反射膜原理示意..................................................................................................... 26
图 36：超硬膜材料分层 ........................................................................................................ 26
图 37：TFT-LCD 结构图 ....................................................................................................... 26
图 38：近年全球液晶电视出货量 .......................................................................................... 27
图 39：近年液晶电视尺寸变化.............................................................................................. 27
图 40：液晶面板光学薄膜需求量 .......................................................................................... 28
图 41：液晶面板所需光学薄膜产值....................................................................................... 28
图 42：阿波罗登月计划中拍摄的双目立体相片 ..................................................................... 29
图 43：微软 HoloLens 全息眼镜（红字为推测）.................................................................. 30
图 44：HoloLens 通过多个摄像机立体视觉技术建模............................................................ 30
图 45：斯坦福的光场相机：16x8 多相机阵列 ....................................................................... 30
图 46：传统显示与光场显示对比 .......................................................................................... 30
图 47：Magic Leap 光导纤维结构图 .................................................................................... 31
图 48：一根纤维利用分时技术得到一幅图像......................................................................... 31
图 49：MagicLeap 号称电影级真实 ...................................................................................... 31
行业深度分析/电子元器件
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图 50：Magic Leap 专利中显示设备草图 ............................................................................. 31
图 51：微软 Kincet 一代结构图............................................................................................ 32
图 52：苹果新体感识别技术专利 .......................................................................................... 32
图 53：索尼 PS Move 体感控制器 ....................................................................................... 33
图 54：Kinect 第二代产品 Kinect One ................................................................................. 33
图 55：挂在 Oculus 上的 Nimble Sense 摄像头 .................................................................. 33
图 56：Nimble Sense 覆盖角度达到 110 度 .......................................................................... 33
图 57：眼球追踪原理可大幅降低 VR对硬件设备的要求 ....................................................... 34
图 58：Eyefluence 概念图 .................................................................................................... 34
图 59：哈曼眼球追踪系统..................................................................................................... 34
图 60： HMD 设备预计出货量 ............................................................................................. 36
图 61：交互技术模块将迎数百亿市场空间 ............................................................................ 36
图 62：按波长对红外线进行划分 .......................................................................................... 37
图 63：激光加工产业链 ........................................................................................................ 38
图 64：全球激光器销售额（按激光器分类 百万美元） ......................................................... 40
图 65：光纤激光器市场占比上升 达到约 39% ...................................................................... 40
图 66：全球激光器市场及激光系统集成市场规模.................................................................. 40
图 67：2009 至 2013 年中国激光切割设备销售情况 ............................................................. 41
图 68：国内大功率激光切割设备市场分布 ............................................................................ 41
图 69：3D 打印市场份额 ...................................................................................................... 41
图 70：金属打印设备全球销售数量及增速 ............................................................................ 41
图 71：激光三维扫描适合测量具有复杂形状的注塑件........................................................... 42
图 72：三维激光雷达建模示意图 .......................................................................................... 42
图 73：Optech Lynx Cameras .............................................................................................. 43
图 74：Riegl VMX-1A 三维激光扫描仪 ................................................................................. 43
图 75：激光陀螺仪构成 ........................................................................................................ 44
图 76：2014 年高性能陀螺仪市场构成 ................................................................................. 45
图 77：高性能陀螺仪市场增长.............................................................................................. 45
图 78： 按波长对电磁波进行划分（单位：微米） ................................................................ 46
图 79：红外技术广泛运用于生活的每个角落......................................................................... 47
图 80：红外热像仪原理图..................................................................................................... 47
图 81：非晶硅红外探测器结构.............................................................................................. 48
图 82：非晶硅红外探测器工作原理....................................................................................... 48
图 83：全球红外热像仪市场规模超百亿美元......................................................................... 49
图 84：军民市场规模“七三开” 民用占比逐年提升 ............................................................ 49
图 85：军用红外热像仪领域 ................................................................................................. 50
图 86：美军红外夜视头盔..................................................................................................... 50
图 87：不加红外夜视视觉效果.............................................................................................. 50
图 88：加入红外夜视效果..................................................................................................... 50
图 89：中国军用红外热成像需求支撑红外市场稳定增长 ....................................................... 51
图 90：红外技术是汽车安全系统的关键组成......................................................................... 53
图 91：红外热成像探测距离较远 .......................................................................................... 53
图 92：智能手机红外成像产业链 .......................................................................................... 54
图 93：非制冷类红外热像仪的出货量复合增长率 23%.......................................................... 55
图 94：民用市场对于成本下降要求更加迫切......................................................................... 55
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图 95：红外技术创新路线图 ................................................................................................. 55
图 96：红外探测器市场有望稳步增长 ................................................................................... 56
图 97：全球生物识别行业市场规模（亿美元） ..................................................................... 57
图 98：全球生物识别细分行业市场占比................................................................................ 57
图 99：人脸识别发展历程..................................................................................................... 57
图 100：人脸识别流程.......................................................................................................... 57
图 101：脸部识别创新的热感识别模式 ................................................................................. 58
图 102：不受环境光影响的近红外人脸图像 .......................................................................... 58
图 103：脸部识别采集示意图 ............................................................................................... 59
图 104：深圳出入境自助通关系统采用近红外脸部识别......................................................... 59
图 105：普通吸收型颜色滤光片与窄带滤光片曲线比较......................................................... 59
图 106：850nm LED 的光谱分布 .......................................................................................... 59
图 107：一款典型 850 窄带滤光片产品及其曲线图 ............................................................... 60
图 108：虹膜采集示意图 ...................................................................................................... 61
图 109：虹膜识别流程.......................................................................................................... 61
图 110：红外市场主要参与厂商 ............................................................................................ 62
图 111：红外热像仪民用市场份额......................................................................................... 62
图 112：红外厂商毛利率在 50%左右 .................................................................................... 62
表 1：从光波长看光学应用 ..................................................................................................... 7
表 2：与传统热固化涂料相比紫外光固化的优点.................................................................... 13
表 3：传统汞灯光源与紫外线 LED 对比 ................................................................................ 13
表 4：日本 UV LED 新兴企业 ............................................................................................... 15
表 5：AMOLED 较 LCD 具有明显优势.................................................................................. 16
表 6：中日韩三大阵营布局 OLED 情况................................................................................. 17
表 7：采用 OLED 屏幕的 VR 产品 ........................................................................................ 19
表 8：OLED 市场估算 .......................................................................................................... 20
表 9：主流技术比较.............................................................................................................. 21
表 10：LED 光源与激光光源对比 ......................................................................................... 22
表 11：国内激光显示市场空间估算 ....................................................................................... 24
表 12：光学薄膜产业格局..................................................................................................... 25
表 13：光学薄膜应用............................................................................................................ 25
表 14：不同液晶面板的成本结构 .......................................................................................... 27
表 15：几类光学性能优越的光学材料 ................................................................................... 28
表 16：当前光学玻璃领域主流厂商....................................................................................... 28
表 17：当前几类交互手段..................................................................................................... 29
表 18：手势识别技术分类..................................................................................................... 32
表 19：目前眼球追踪领域主流产品....................................................................................... 35
表 20：国外科技巨头布局交互技术领域一览......................................................................... 35
表 21：交互方案市场空间估计.............................................................................................. 36
表 22：部分红外技术整理..................................................................................................... 37
表 23：激光加工设备及产品 ................................................................................................. 38
表 24：激光切割机分类及特点.............................................................................................. 39
表 25：两种激光焊接方式对比.............................................................................................. 39
表 26：激光雷达在民用领域应用 .......................................................................................... 42
行业深度分析/电子元器件
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表 27：车载激光雷达生产厂家分类....................................................................................... 43
表 28：国内激光雷达产业主要参与者 ................................................................................... 43
表 29：lbeo 和 Velodyne 产品介绍 ....................................................................................... 44
表 30：激光陀螺仪产业主要参与者....................................................................................... 45
表 31：根据收发原理分类的红外应用 ................................................................................... 46
表 32：制冷型与非制冷型探测器对比 ................................................................................... 48
表 33：红外热成像在军事上具有大量用途 ............................................................................ 49
表 34：中国军用红外热成像市场空间估算 ............................................................................ 50
表 35：红外热像仪在民用领域的应用 ................................................................................... 51
表 36：主动式近红外夜视仪和被动式远红外夜视仪对比 ....................................................... 52
表 37：目前采用红外夜视技术的车型举例 ............................................................................ 53
表 38：智能终端红外热成像产品（部分） ............................................................................ 54
表 39：3D与 2D 脸部识别的结果对比 .................................................................................. 58
表 40：窄带滤光片的选取..................................................................................................... 60
表 41：上市光学相关公司..................................................................................................... 62
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1. 从光波长看究竟有哪些应用场景
光学技术遍历整个光谱，应用领域接近二十多个。首先根据波长分类看光学技术应用场景，
紫外线、可见光以及红外线波段内均有光学技术得到广泛应用。紫外光技术以紫外线杀菌消
毒、紫外光固化、紫外线清洗改质以及紫外光通信为主，其中我们最看好应用领域扩展与传
统光源更换双重驱动下的紫外 LED 市场，近年将以超过 40%的速率高速增长；可见光技术
以屏幕显示技术、投影显示技术、光学材料技术以及光学交互技术为主，我们最看好投影技
术、OLED 技术引领的显示技术新浪潮以及随之带动的光学材料市场，此外交互手段作为
VR/AR 的一大痛点也将大有可为；红外线波长范围内的光学技术以激光加工技术、激光测量
技术以及红外成像技术为主，其中我们认为激光加工市场作为智能制造的基础仍将持续稳定
增长，激光雷达技术作为无人驾驶的核心技术随着成本压缩将大放异彩，红外成像技术将在
安防、军事以及汽车安全领域继续起到重要作用。
表 1：从光波长看光学应用
波长范围 技术名称 细分领域 简介 应用
远 紫 外 线
（UV-C）
100 ～ 280
nm
紫外线杀菌消毒 —— 通过紫外线的照射，破坏及改变微生物 DNA 结构达到
杀菌目的
污水处理、医疗、
保洁
紫外光通信
视距通信 以日盲区的光谱为载波，在发射端将信息电信号调制加
载到该紫外光载波上；在接收端通过对紫外光束的捕获
和跟踪建立起光通信链路，经光电转换和解调处理提取
出信息信号。
舰载飞机起飞导
引、直升机间通信
等军事应用 非视距通信
中 紫 外 线
（UV-B）
280 ～ 315
nm
紫外线清洗改质
——
利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除黏附在材料
表面上的有机物质
液晶显示器件、集
成电路、半导体器
件、光学器件生产
紫外线荧光分析 采用不同波长的紫外光对 DNA、RNA 电泳凝胶样品进
行观察拍照，检测蛋白质、核甘酸
医疗诊断，考古，
刑侦，防伪，环境
监测
近 紫 外 线
（UV-A）
315 ～ 380
nm 紫外光固化 ——
利用人工产生的高强度紫外线或可见光，引发光敏剂反
应促进，完成涂膜由液体到固态的转变
手机元件装配，传
感器生产，PCB
生产
可见光 380 ～ 780
nm
屏显技术
CRT 笨重，耗电，占空间 老式电视、电脑显
示屏
LCD 功率低，效率低，高分辨率，辐射小 主流电视、电脑、
手机屏幕
OLED 具有自发光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率、
全彩化及制程简单等优点
电脑、电视、智能
手机、VR设备
投影技术
3LCD 将灯泡发出的光分解成 RGB 三原色，并使其分别透过
各自的液晶板(HTPS 方式)赋予形状和动作。
投 影 设 备 ，
VR/AR 设备，投
影电视
DLP
利用RGB 三原色LED 作为光源，投射在一个大量微晶
片组成的DMD 芯片，由每个微晶片控制一个像素。芯
片上的微处理单元快速的控制光源和微晶片，将光源及
画面颜色投射到荧幕
LCOS 在硅晶圆与集成驱动电路中灌注液晶，并透过芯片施加
电压，改变上方的液晶排列方式，以控制色彩变化
激光投影 使用具有较高功率的 RGB 单色激光器为光源，混合成
全彩色，利用多种方法实现行和场的扫描
交互技术
手势识别 目前实现方式有结构光、光飞时间和多角成像三种
各种交互设备 眼球追踪
主要技术有三类：一是根据眼球和眼球周边的特征变化
进行跟踪，二是根据虹膜角度变化进行跟踪，三是主动
投射红外线等光束到虹膜来提取特征
光学薄膜技术
减反膜 消除基片表面反射效应 各类光学元件、光
学系统 分光膜 分离反射光与入射光
反射膜（etc） 用于把入射光能量大部分或几乎全部反射
光学玻璃技术 —— 是光电技术产业的基础和重要组成部分，目前镧系光学
玻璃、环保光学玻璃及磷酸盐光学玻璃被广泛运用
各类光学仪器、光
电产品
行业深度分析/电子元器件
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可见光通信 —— 利用 LED 发出的光波以比标准互联网连接更快的速度
向设备发送信号 物联网通信
近 红 外 线
（ IR-A）
780nm～1.4
μm
激光发射技术 激光投线仪
投射出水平、铅直的若干束激光线用于垂直定位、垂直
度检查 建筑、测绘
激光扫平仪 投射激光束用于定位高度
激光测量技术
一维激光测距仪
激光接收器用来接收散射回来的激光，而将激光接收器
和激光发射器以及计算处理系统的结合后就发展出了
激光测量工具
工程测距、安全防
护、无人驾驶
二维激光雷达
3D激光扫描仪
3D激光雷达
激光惯导 激光陀螺仪
利用环形激光器在惯性空间转动时正反两束光随转动
而产生频率差的效应，来敏感物体相对于惯性空间的角
速度或转角
导弹制导
激光加工
激光打标机
通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，
或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、
文字、条形码等各类图形
集成电路，电脑配
件，航天器件制造
激光切割机
利用经由聚焦的高功率密度光束照射工件, 使工件瞬间
汽化，再配合辅助气体将汽化的金属吹走，从而将工件
穿出一个很小的孔，机床移动小孔连接形成目标外形
汽车制造，航空航
天
激光焊接机
利用高能量激光对材料进行微小区域的局部加热，激光
辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料融化
后形成特定熔池。
微电子工业，汽车
工业，冶金等
3D打印
根据系统内目标件的形状参数，利用激光或其他精准加
热技术将金属、陶瓷、塑料、砂等不同打印材料在指定
位臵融化，每次制作一个具有一定微小厚度和特定形状
的截面，再把它们逐层粘结起来，就得到了立体的目标
件
增材制造
红外成像
红外测温仪 仅能获得被测面积内平均温度 检疫、医疗
红外热像仪 可捕获被测目标的整体温度分布并生成图像 军事、汽车安全、
消防
红外人脸识别
一般以 850nm和 940nm近红外二极管作为光源，反射
光透过窄带滤光片去除干扰，经 CCD 图像传感器接收
进行成像、分析、识别
安防、保险
红外通信
常规红外通信
发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，
通过红外发射管发射红外信号。吸收端将吸收到的光脉
转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电
路进行解调，还原为二进制数字信号后输出
家电遥控、汽车防
盗遥控
量子通信 核心在于量子信号源、量子探测器、量子通信安全协议
以及物理传输信道等 量子通信
中 红 外 线
（ IR-B） 1.4～3μm 激光制导技术
激光驾束
利用激光获得制导信息或传输制导指令使导弹按一定
导引规律飞向目标。 国防，军工
主动式
半主动式
指令制导
远 红 外 线
（ IR-C） 3μm～1mm 激光武器技术 ——
利用激光的高能量密度特性来烧蚀被照射的目标，使目
标熔化、气化，从而使目标在被激光照射处形成凹坑或
造成穿孔，甚至由于高温产生高压而产生热爆炸
军事应用，国防
资料来源：互联网、安信证券研究中心整理
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2. 紫外线：传统光源更换+新应用领域双重驱动
紫外线方面，我们最看好紫外 LED 市场，在传统光源更换以及开发新应用双重驱动下，紫
外 LED 市场有望迎来放量。根据研究机构 Yole Development 估计，紫外 LED 市场将在 2015
年至 2017 年保持 40%年增长率持续增长。紫外 LED 产业可以分为四个环节：材料/设备/外
延片——芯片制造——封装与模组——下游应用，其中上游的设备、芯片制造领域目前几乎
被美、日、韩垄断，我国企业主要集中在模组封装领域。
图 1：UV LED产业链
资料来源：安信证券研究中心根据公开资料整理
2.1. 根据波长划分看紫外线应用
紫外线（Ultraviolet 或简称 UV）是波长比可见光短，但比 X 射线长的电磁辐射，其波长范
围为 10 纳米至 400 纳米。紫外线根据波长可进一步划分为：
近紫外线（UV-A）：长波紫外线 A 光，波长介于 315~400 纳米，可穿透云层、玻璃进入室内
及车内，可穿透至皮肤真皮层，会造成晒黑，也是皮肤老化、出现皱纹及皮肤癌的主因；
中紫外线（UV-B）：中波紫外线 B 光，波长介于 280~315 纳米，会被平流层的臭氧所吸收，
会引起晒伤及皮肤红、肿、热及灼痛；
远紫外线（UV-C）：短波紫外线 C 光，波长介于 100~280 纳米，波长更短、更危险，可被
臭氧层所阻隔不会到达地球表面。
图 2：电磁波谱
资料来源：Wiki、安信研究中心
材料
外延片
设备
芯片封装模组
应用
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2.1.1. 远紫外线技术：紫外线杀菌消毒、紫外光通信
紫外线杀菌是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的 DNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌
当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是 UVC 紫外线，因为 C
波段紫外线很易被生物体的 DNA 吸收，尤以 253.7nm 左右的紫外线最佳。
紫外线杀菌属于纯物理消毒方法，具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现
自动化等优点，随着各种新型设计的紫外线灯管的推出，紫外线杀菌的应用范围也不断在扩
大。紫外线杀菌灯的发光谱线主要有 254nm 和 185nm 两条。254nm 紫外线通过照射微生物
的 DNA来杀灭细菌，185nm紫外线可将空气中的O2 变成 O3(臭氧)，臭氧具有强氧化作用，
可有效地杀灭细菌，臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。
紫外线杀菌技术被广泛应用于饮用水消毒、食品加工、工业用水净水、医院实验室消毒等领
域。
图 3：小型紫外线杀菌器 图 4：框架式紫外线消毒系统
资料来源：岩征仪器、安信证券研究中心 资料来源：BMH、安信证券研究中心
紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术。它的基本原理是以日盲区的光谱为载
波，在发射端将信息电信号调制加载到该紫外光载波上，已调制的紫外光载波信号利用大气
散射作用进行传播，在接收端通过对紫外光束的捕获和跟踪建立起光通信链路，经光电转换
和解调处理提取出信息信号。紫外光通信特别适用于复杂环境下近距离抗干扰保密通信。
图 5：紫外光通信系统框图
资料来源：Wiki、安信研究中心
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紫外光作为不可见光，用于通信具有低分辨率、低窃听率、保密性高的独特优点。1）低分
辨率：紫外光是不可见光，肉眼很难发现紫外光源的存在；紫外光通过大气散射向四面八方
传播信号，因而很难从散射信号中判断出紫外光源的所在位臵。2）低窃听率：由于大气分
子、悬浮粒子的强吸收作用，紫外光信号的强度按指数规律衰减，这种强度衰减是距离的函
数，因此可根据通信距离的要求来调整系统的发射功率，使其在非通信区域的辐射功率减至
最小，难以截获。
紫外光通信具有抗干扰能力强、保密性好、非视距通信以及全方位通信等优点，其作为一种
新型的军事通信系统，成为国内外军事技术人员研究的焦点。目前被应用于舰载飞机起飞导
引、直升机间通信等军事应用。光源方面，紫外 LED 可以数字调制的优异特性使得其刚一
问世便被应用于紫外光通信领域。
2.1.2. 中紫外线技术：紫外线清洗改质、紫外线荧光分析
紫外线清洗改质利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除黏附在材料表面上的有机物质，经
过光清洗后的材料表面可以达到"原子清洁度"。UV 光源发射波长为 185nm 和 254nm 的光
波，具有很高的能量，当这些光子作用到被清洗物体表面时，由于大多数碳氢化合物对 185nm
波长的紫外光具有较强的吸收能力，并在吸收 185nm 波长的紫外光的能量后分解成离子、
游离态原子、受激分子和中子，这就是所谓光敏作用。空气中的氧气分子在吸收了 185nm
波长的紫外光后也会产生臭氧和原子氧。臭氧对 254nm 波长的紫外光同样具有强烈的吸收
作用，臭氧又分解为原子氧和氧气。在原子氧作用下物体表面上的碳和碳氢化合物的分解物
可化合成可挥发的气体：二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而彻底清除了黏附在物体表面上
的碳和有机污染物。
紫外光清洗的特点：1、清除彻底；2、无需处理溶剂；3、产品清洗处理均匀；4、无需干燥。
应用范围：主要在液晶显示器件、半导体硅晶片、集成电路、高精度印制电路板、光学器件、
石英晶体、密封技术、带氧化膜的金属材料等生产过程中采用光清洗方法最为合适。
图 6：紫外光清洗设备 图 7：紫外光清洗设备结构
资料来源：SEN Lights、安信证券研究中心 资料来源：SEN Lights、安信证券研究中心
紫外荧光分析利用某些物质被紫外光照射后处于激发态，激发态分子经历一个碰撞及发射的
去激发过程所发生的能反映出该物质特性的荧光，从而进行定性或定量分析。
紫外荧光分析的三大特点是：分析灵敏度高、选择性强和使用简便。它比电子探针法、质谱
法、光谱法、极谱法等都应用更为广泛和普及。
应用范围：医疗诊断，考古，刑侦，防伪，环境监测。
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图 8：暗箱式紫外分析仪 图 9：较为简易的三用紫外分析仪
资料来源：谷歌、安信证券研究中心 资料来源：谷歌、安信证券研究中心
2.1.3. 近紫外线技术：紫外光固化
紫外光固化利用人工产生的高强度紫外线或可见光，引发光敏剂反应促进，完成有机涂层由
液体到固态的转变。该反应速度快、不需要额外加热源、反应物不含或仅含微量有机溶剂、
反应中也基本不产生挥发性有机化合物(VOC) 排放。固化后的有机涂层性能优异，耐腐蚀、
耐磨损、强度高、抗冲击。因此，光固化技术在光固化涂料、光固化油墨、光固化胶粘剂、
光刻胶、激光三维成像、三维造型等行业得到广泛应用。
图 10：紫外光固化流程图 图 11：紫外光固化机
资料来源：美凯邦科技，安信证券研究中心 资料来源：美凯邦科技、安信证券研究中心
紫外光固化技术是驱动紫外 LED发展的一大因素。紫外光固化所用紫外线位于 210~420nm
波段，这一波长范围内的紫外线也被称为固化段紫外线，该段 UV 紫外光有较强的光化学特
性,某些化学分子吸收该段光使分子化学结构迅速发生变化产生自由基,从而引发链式聚合反
应使液体变为固体。光源方面，随着紫外 LED 芯片辐射效率的提升和价格的下降，紫外 LED
光源开拓了365 nm 以上固化波段的应用领域，正在逐步替代汞灯等传统紫外气体放电光源，
具有极大的市场前景。
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表 2：与传统热固化涂料相比紫外光固化的优点
固化速度快，
生产效率高
固化机理属一种自由基的链式反应，交联固化在瞬间完成，所设计生产流水线速度最高可达
100m/min，工件下线即可包装，使用 UV 涂料的效率是传统烘干型涂料的 15 倍以上
常温固化 适合于塑料工件，不产生热变形
节省能源 UV 涂料靠紫外光固化，一般生产线能耗在 50kW 以内，能量消耗约为传统烘干型热固化涂料的 1/5
环境污染小 UV 涂料 VOC含量很低，是公认的绿色环保产品
涂层性能优异 UV 涂料固化后的交联密度大大高于热烘型涂料，故涂层在硬度、耐磨、耐酸碱、耐盐雾、耐汽油等
有机溶剂各方面的性能指标均很高
资料来源：互联网、安信证券研究中心
2.2. 紫外线 LED 市场状况
紫外光源预计会逐步替代传统汞灯，而近紫外占据几乎全部紫外 LED 市场。传统紫外光源
为汞灯光源，2008 年以来传统汞灯逐渐被新型节能的紫外线 LED（UV LED）光源替代，根
据研究机构 Yole Development 估计，2014 年紫外线 LED 市场份额上升至 15%，在更换汞
灯光源和新应用领域扩展两大因素驱动下，2014 年紫外线 LED 市场总值达到九千万美元，
2008 年至 2014 年年均增长率（CAGR）高达 28.5%。Yole Development 预计 2019 年紫外
线 LED市场总值将达到 5 亿 2 千万美元。当前紫外线 LED主要被应用于紫外光固化工艺（波
长位于 UV-A 范围），因而近紫外线（UV-A）占据了紫外线 LED 市场 90%左右的份额。
表 3：传统汞灯光源与紫外线 LED对比
UV LED光源 汞灯光源
发光
方式
大功率 UV LED二极管
环保无污染
高压汞灯发光
含汞，污染环境且对人体有害
光谱 属于单一光谱，90%以上的能量集中在UV 固化所需要的 365nm附
近的狭窄波段，不会发散紫外线，高效节能。 全光谱，会产生强烈可见光及大量热量
成本 几乎不需维护成本，最大耗电功率 60W 需经常更换灯管、光纤，费用较高；耗
电功率几百瓦至几千瓦
寿命 连续工作 25000 小时以上 灯管寿命短，约 2000 小时
资料来源：中国城市家居网、安信研究中心
随着利用 UV LED的 UV固化技术向油墨、粘合剂及涂装行业扩展，UV LED市场将进一步
扩大。此外，还有消毒净化、紫外光通信等新的用途加入进来。现在用于消毒及净化用途时，
UV LED 的性能还不够充分。随着性能的提高，预计 2018 年之前 UV LED 市场将会有部分
收益来自使用 UV-C（远紫外线波段）的消毒及净化用途。新应用领域的拓展将成为未来 UV
LED 市场的主要驱动因素。
图 12：2014 年紫外线市场分布 图 13：紫外线 LED 市场总值及增速
资料来源：Yole Development，安信证券研究中心 资料来源：Yole Development，安信证券研究中心
传统汞灯,
85.0%
UV-A, 13.5%
UV-B, 1.2%
UV-C, 0.3%
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
0
50
100
150
200
250
300
2012 2013 2014 2015 2016 2017
紫外线LED市场产值（百万美元） 增长率
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UV LED 收益高，大型企业频频涉足。2008 年时只有约 10 家公司在开发、制造 UV LED，
发展至 2015 年时已有约 60 家公司涉足 UV LED 市场。2012 年至 2014 年有 30 余家企业进
入 UV LED 产业，彼时可视光 LED 业内的过剩产能和价格下滑压力日益凸显，可视光 LED
业界多家大企业如飞利浦 Lumileds 照明公司、韩国 LG 等受 UV LED 高收益性吸引选择进
入。大公司的进入 UV LED 业界、市场乃至技术进步都将带来巨大的影响。飞利浦 Lumileds
照明公司和 LG Innotek 公司基本将 LED 生产工艺完全过渡到了 6 英寸蓝宝石基板。与 2 英
寸的工艺相比，生产效率至少可提高 30%。这样便可进一步降低制造成本。此外，凭借与前
工序和封装相关的知识，两公司还可提高 UV LED 的性能，降低单位输入功率的价格。
图 14： UV LED 产业企业数量逐年上升
资料来源：Yole Development、安信证券研究中心
目前 UV LED领域生产厂商大体分为四个层次：美国的 SETi 公司做的 UV-B 和 UV-C LED
光源被行业公认最强，位列深紫外 LED 领导地位超过 10 年；其次是韩国的 LGIT 和首尔半
导体；第三层次是美国的 Lumileds 和德国的 Osram；中国涉足紫外线 LED 的厂商被归为第
四层次，以台湾联胜、旭明、光宏以及大陆的晶瑞光电和青岛杰生为代表。美国、日本、韩
国企业占 UV LED 主导地位。
SETi——全球 UV LED领导者。美国 Sensor Electronic Technology 传感器电子科技有限
公司（SETI）成立于 1999 年，从 2004 年起陆续为客户提供一系列波长范围从 240nm 到
360nm 的 LED 灯，是全球首家向市场供应短波紫外发光二极管的公司。
图 15：SETi 穿孔 UV LED 图 16：SETi 表面粘着性UV LED
资料来源：SETi、安信证券研究中心 资料来源：SETi、安信证券研究中心
SETi 的核心技术基于氮化镓铝半导体材料，其专利产品系列是 MEMOCVD and MELEO，
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经过其改良后的有机金属化学气相沉积（MOCVD）系统可以大幅增加晶片产量。
首尔半导体子公司首尔 Visoys 于 2015 年 8 月成为 SETi 的最大持股股东。目前 SETi 的年
产量超过 1 亿件，首尔 Viosys 计划在 2016 年底前扩大 SETi的 UV LED产能到如今的 3 倍。
日本近来在 UV LED领域同样进展迅速。为夺取正在快速成长的 UV LED 市场，以通过提高
发光效率、建立量产技术，实现成本化为目标，全球掀起了白热化的技术开发竞争。一马当
先的是 3 家日本企业：日机装、旭化成和德山。
表 4：日本 UV LED新兴企业
企业 产品动向 应用领域
日机装（Nikkiso） 2015 年开始量产 255～350nm的深紫外 LED相关产品；
成功量产世界最高输出的 50 mW 深紫外线 LED；
水杀菌、皮肤治疗、树脂
硬化及粘接
旭化成（Asahi
Kasei）
收购 Crystal IS, 成功将基板材料变更为氮化铝;
成功制出高纯度氮化铝基板，新产品预计输出功率 20mW，价格
相对低廉
家电市场、清洁消毒
德山（Tokuyama） 从改变基板分子架构方向入手，提高光提取效率，有望研发出输出
功率超 90mW 的深紫外 LED
便携性杀菌装臵、培养液
杀菌
资料来源：各公司官网、安信证券研究中心
3. 可见光技术：显示技术风起云涌 光学材料从中获益
可见光技术中我们最看好以投影技术、OLED 为代表的新兴显示技术以及由此带动的光学材
料市场，VR 与 AR 行业我们持续看好！
3.1. 显示技术：OLED、投影技术引领显示新风潮
显示技术发展存在多种技术路线，目前室内显示以 LCD 技术为主，室外显示以 LED 为主。
我们认为未来显示技术领域的机会在于：（1）OLED 技术的渗透替代；（2）投影技术将大放
异彩。
图 17：主流显示技术及应用场景
资料来源：维基百科、安信证券研究中心整理
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3.1.1. OLED：新一代屏显技术正处启动前夜
OLED（Organic Light-Emitting Diode）即有机发光二极管显示技术，主要分为 AMOLED
(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，有源矩阵有机发光二极体面板）和 PMOLED
（Passive Matrix Organic Light Emitting Diode，被动矩阵有机发光二极体面板）两种。目
前我们所说的 OLED 屏幕一般均采用 AMOLED 技术，PMOLED 较为少见。
AMOLED 较 LCD 而言具有自发光性、轻薄、低功耗、对比度高、相应速度快等优势：
表 5：AMOLED较 LCD具有明显优势
优势项 AMOLED LCD
轻薄 较薄（<=0.7mm） 较厚（>=1.2mm)
功耗 不需背光源，功耗低 需要背光源，功耗高
对比度 高（很轻松 1000000:1） 较高（可达 1000:1 以上）
响应速度 几微秒至几十微秒 最快 12 毫秒
资料来源：Wiki、安信研究中心
图 18：OLED较 LCD结构简单 更加轻薄 图 19：AMOLED具有高对比度
资料来源：和辉光电、安信证券研究中心 资料来源：集微网、安信证券研究中心
3.1.2. OLED 市场：良率成本改善 市场增长在即
OLED 产业主要由上游基础材料、生产设备、驱动芯片和下游 OLED面板及模组构成。目前
基础材料如玻璃基板、光学基膜以及生产设备几乎由日韩德美垄断，我国突破难度较大；驱
动芯片方面，韩系供应商受益于三星多年培养具有先发优势，大陆中颖电子和台湾奇景光电、
晶门科技目前已具量产能力，但是由于显示屏的驱动芯片成本占比低，因此更换供应商的情
况少见，基本与面板厂配合研发出货。
由于明年国际大客户手机有望采用 OLED，因此产业链进入产能扩张阶段，但是我们判断只
有三星有望形成有效产能，其余厂商预计 18 年进入战局。韩国、中国以及日本三大阵营均
开始发力，韩系三星、LG 加速扩产，三星针对小尺寸市场，LG 针对大尺寸电视市场。中国
天马、京东方、和辉以及信利产能逐步释放，日企夏普、JDI 作为原有手机高端客户的选择，
也已开展扩产，夏普被鸿海收购有望获得重大投资。根据公告预计 10 亿片产能将在接下来
三年陆续释放。
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图 20：OLED产业链
资料来源：安信证券研究中心整理
表 6：中日韩三大阵营布局 OLED情况
国家 厂商 产线 /世代 用途 量产时间 （预期）产量 良率
韩国
三星
4.5 中小尺寸硬屏 2Q13 2.7 万片/月 >80%
5.5 中小尺寸硬屏 1Q14 1.8 万片/月 >80%
5.5 中小尺寸硬屏 3Q14 1.8 万片/月 >80%
6 中小尺寸柔性屏+硬屏 4Q14 5 万片/月 >60%
8 中小、中大尺寸 1Q17 —— ——
LG
4.5 柔性屏幕 2 万片/月 ——
8.5 大尺寸硬屏 2014 3.4 万片/月 >65%
6 中小尺寸硬屏 2017 7.5 万片/月 ——
中国
天马 天马上海 5.5 中小尺寸硬屏 4Q16 1.5 万片/月 ——
天马武汉 6 中小尺寸硬屏、软屏 2H17 2.5 万片/月 ——
京东方
京东方成都 6 一期：中小尺寸硬屏
二期：柔性屏幕 2Q17 4.8 万片/月 ——
鄂尔多斯 5 中小尺寸硬屏 4Q13 5.4 万片 /月 ( 含
LTPS) ——
和辉 4.5 中小尺寸硬屏 2H14 2.1 万片/月 70%
6 中小尺寸硬屏 2H18 2.4 万片/月 ——
友达 新加坡 4.5 中小尺寸硬屏 1H13 1.5 万片/月 ——
昆山 6 大尺寸硬屏 2H16 2.5 万片/月 ——
信利 惠州 4.5 中小尺寸硬屏 2H16 1.5 万片/月 ——
6 中小尺寸硬屏 2H16 2.5 万片/月 ——
日本 JDI 石川 4 中小尺寸硬屏 1Q18 1 万片/月
白石 6 中小尺寸硬屏、软屏 1Q18 3 万片/月
资料来源：公司公告、安信证券研究中心整理
从需求层面看，今年将是 OLED 的拐点年，显示的质量其实人眼已经很难判断，但是消费
电子的价格敏感性高，成本下降进入合理区间。根据 IHS 数据，以 5 寸 FHD 而言，2015 年
第 4 季 AMOLED 的生产成本为 17.1 美元，高于 LTPS LCD 的 15.7 美元，而 2016 年第 1
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季 AMOLED 降至 14.3 美元，低于 LCD的 14.6 美元，低价的应用需求可能出现。随着生产
规模扩大以及良率提升，OLED 的成本甚至有望低于 LCD。根据 IHS DisplaySearch 统计，
若 AMOLED 生产良率能高于 80%，制造成本也已经低于 LCD。
图 21：AMOLED良率提升带来成本下降
资料来源：Display Search、安信证券研究中心
手机、电脑以及电视三大应用将推动 AMOLED替换潮，快速渗透存量市场。AMOLED 兼具
性能与外观双重优势，其高对比度、广色域、大视角的特点能够显著改善显示效果和用户观
看体验。外观方面，AMOLED 能够使手机及电视屏幕更加轻薄，柔性 AMOLED 能够做成
2.5D\3D 以及可折叠、可卷曲的新型结构，引爆新卖点。
图 22：iPhone 有望采用 OLED屏幕 图 23：三星有望发布可折叠 OLED屏手机
资料来源：谷歌、安信证券研究中心 资料来源：谷歌、安信证券研究中心
AMOLED是虚拟现实设备的最佳选择，带来增量市场。AMOLED可以有效改善用户晕眩感。
VR 晕眩的原因在于眼睛看到的 VR 画面与从身体其它器官感受到的真实位臵信息不匹配，
导致脑负担加大，从而产生晕眩感。相当一部分晕眩感是由 VR 产品的延迟造成，当人转动
视角或是移动的时候，画面呈现的速度跟不上，特别是当延迟时间大于 20ms 时。减弱眩晕
必须要降低画面延迟，延迟在很大程度上又取决于显示屏的响应时间。LCD 显示屏的画面
变动是晶体由电场控制旋转的物理过程，需要 15 至 28ms 响应时间，加上处理信号、图像
处理等环节，总响应时间超过 20ms。AMOLED 的刷新率常常高达 90Hz 以上，延迟时间比
较容易降至 20ms 以内，从而降低晕眩感。此外 AMOLED 也能更好满足 VR/AR 设备的画
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质与视角要求。
表 7：采用 OLED屏幕的 VR产品
设备名称 示意 OLED供应商 刷新频率（Hz） 分辨率
Oculus Rift
三星 90 2160*1200
HTC Vive
三星 90 2160*1200
PlayStation VR
索尼 120 1920*1080
OSVR
—— 100 1920*1080
资料来源：HTC，Sony，Oculus、安信证券研究中心
在手机、电脑和电视存量市场渗透与虚拟现实设备增量市场扩张两大因素驱动下，OLED市
场预计超过 400 亿美元。根据研究机构 IHS DisplaySearch 预计，OLED 屏幕市场空间将高
速增长，整体出货面积将从 2014 年的 150 万平方米增长至 2019 年的 1180 万平方米，CAGR
高达 51%。其中手机和电视是 OLED 的主要下游应用。OLED 屏手机出货量将从 2014 年的
2 亿部高速提升至 2020 年的 13.6 亿部，OLED 电视出货量更是以 67%的 CAGR 从 2014 年
的 7.7 万台增长至 2020 年的 1650 万台。
图 24：全球 OLED面板市场规模保持高速增长
资料来源：IHS、安信证券研究中心
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表 8：OLED市场估算
2016E 2017E 2018E 2019E
手机
全球智能手机出货（百万） 1511 1567 1594 1600
渗透率 20% 25% 35% 40%
OLED屏手机出货（百万） 302.2 391.8 557.9 640
单价 （硬屏软屏加权平均 美元） 55 50 48 45
市场空间（百万美元） 16621 19590 26779 28800
电脑
全球电脑出货（百万） 528 533 522 496
渗透率 5% 8% 12% 15%
OLED屏电脑出货（百万） 26.4 42.64 62.64 74.4
单价（15 寸 美元） 100 95 85 70
市场空间（百万美元） 2640 4050 5324.4 5208
电视
全球电视出货（百万） 220 218 207 186
渗透率 5% 8% 10% 15%
OLED电视出货（百万） 11 17.44 20.7 27.9
单价（40 寸 美元） 280 270 250 220
市场空间（百万美元） 3080 4708.8 5175 6138
VR/AR
全球 VR/AR设备出货（百万） 12 20 30 40
渗透率 100% 100% 100% 100%
OLED设备出货（百万） 12 20 30 40
单价（5.7 寸 美元） 40 35 30 28
市场空间（百万美元） 480 700 900 1120
总计 市场空间（十亿美元） 22.8 29.1 38.2 41.3
YoY —— 27.6% 31.3% 8.1%
资料来源：IHS、安信证券研究中心
图 25：OLED市场空间（百万美元）
资料来源：HIS、安信证券研究中心测算
3.1.3. 投影显示技术：虚拟现实关键一环，微投技术大放异彩
随着增强现实和短焦微投市场的出现，我们预计投影技术将成为显示的新方式！所谓投影
（Projection），可与影子产生方式进行类比，当光线投射在屏幕时，途中若有不透明物体挡
住部分光线，则屏幕上的画面会出现黑暗部分，也就是影子。如果在不透明物体后方以光学
透镜加以放大或缩小成像，则屏幕上的黑影便可以呈现出清晰影像。如果进一步将不透明物
体换成半透光物体，则屏幕上的黑影便因部分透光而有部分光线到达而呈现微量的黑影，此
技术就是投影。当光源与屏幕间的不透明或半透光物体具备图案及颜色变化时，屏幕上的成
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
2016E 2017E 2018E 2019E
VR/AR设备 电视 电脑 智能手机
行业深度分析/电子元器件
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像将会跟随变化，这就是投影机的基本原理。
主流投影机技术包括 CRT、LCD、DLP、LCOS 以及激光投影（Laser+LCoS 或 Laser+MEMS）
等，其中 CRT 技术已经基本被淘汰。
DLP 技术（Digital Light Processor）即为数字光处理，其核心模块在于 DMD 芯片，本
质上是模块集成技术：利用RGB 三原色 LED 作为光源，投射在一个大量微晶片组成的DMD
芯片，由每个微晶片控制一个像素。芯片上的微处理单元快速的控制光源和微晶片，将光源
及画面颜色投射到荧幕，由人眼进行混色工作。
LCOS（Liquid Crystal on Silicon）即硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸非常小的矩
阵液晶显示装臵。这种矩阵采用 CMOS 技术在硅芯片上加工制作而成。像素的尺寸大小可
达到几微米大小。该技术成像原理与 LCD 的技术类似，是在硅晶圆与集成驱动电路中灌注
液晶，并透过芯片施加电压，改变上方的液晶排列方式，以控制色彩变化。与 LCD 的差异
是 LCOS 芯片表面上镀上一层铝作为反射层，将色彩与光纤向外投射。
图 26：LCOS 投影技术示意图 图 27：DLP 投影技术示意图
资料来源：Wiki、安信证券研究中心 资料来源：Wiki、安信证券研究中心
增强现实时代， DLP 和 LCOS 并广泛采用，目前 LCoS 具有功耗和性价比优势，更具潜
力。微投影行业刚刚开始发展，成本、体积和功耗指标对于眼镜等穿戴式虚拟显示设备具有
决定性的竞争力。DLP 技术由于只有 TI 一家掌握，壁垒较高，很难出现竞争者，成本控制
空间较小，而 LCoS 技术在功耗上的优势以及多家竞争带来的成本降低（本来也低于DLP），
适合新兴产业快速发展。
表 9：主流技术比较
LCOS DLP
工艺难度 较低，标准液晶封装 很大，机械实现微反射镜阵
尺寸 基本相同
光电效率
（功耗） 小于 0.1W 由于DMD芯片上有处理器，功耗远超过LCOS
色纯度 基本相同
对比度 DLP具有优势，但由于外界光对比度影响较大，实际效果基本相同
技术
LCOS 芯片设计封装：美国的 Syndiant,
DisplayTech、台湾奇景光电以及国内的长江力
伟；光学组件：奇景光电、长江力伟、水晶光电
由德州仪器（TI）独家掌握
资料来源：互联网、安信证券研究中心
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LED 光源和激光光源是未来投影光源发展方向，LED 的成本更低。当前投影显示的主流光
源为 LED 光源和激光光源：LED 光源具有小巧便携、节能环保及寿命长的特点，目前主要
应用于微型投影仪和集成化小型投影原件两种产品，微型投影仪（即通常所说微投）是完整
独立机型，主要用于家用、教育及小型商用。集成化小型投影原件不做成独立机型，主要与
手机、笔记本电脑、数码相机等设备集成在一起，可以投影约 A4 纸大小的图像与他人共享
画面；激光光源则具有色域宽、亮度高、节能及长寿的优点，随着技术发展成本下降，激光
投影在最近几年的发展可谓突飞猛进，索尼、爱普生、奥图码、明基、巴可、科视、AVANZA
等都推出了激光光源的投影机，其中 1500-2000 流明的主打家庭影院级，2000-4000 流明的
主打商用级，6000-10000 流明主打工程级，而 20000-60000 流明的主要为数字电影放映机
所用。可以说激光光源可以覆盖所有传统投影产品亮度区间，随着成本进一步压缩，未来必
将成为投影市场的首选光源。
表 10：LED光源与激光光源对比
优点 缺点 应用领域 代表产品
LED光源 小巧便携、节能环保、寿
命长 亮度较低
家用、教育、小型会
议 宏碁 K130、明基 GP20
激光光源 色域宽、亮度高、节能、
长寿
具有安全隐患、目前
成本较高
工程级投影、电影放
映机、激光电视
松下 PT-SLX65C、中视迪
威 SL-4KC38B
资料来源：互联网、安信证券研究中心
目前激光光源优势明显，但是 LED成本更低，以短焦微投为例，激光的一般 3 万左右，LED
仅十分之一售价。1.亮度：（1）激光本身是相干光，实现 5000 流明以上高亮度照明光更加
容易；（2）激光光源采用模块化设计，采用光源并联的方式可以灵活调整实现 5000-50000
流明亮度。 2.色域：投影显示的基础是红 R、蓝 B、绿 G 三基色，传统光源的光谱带过宽，
导致 RGB 的三基色不纯，激光单色性最好，因此也是色域最广、色彩还原度最高的显示技
术。
图 28：不同光源技术最高亮度（流明） 图 29：不同显示技术色域对比
资料来源：光电信息行业协会、安信证券研究中心 资料来源：谷歌、安信证券研究中心
10000
25000
3000
70000
汞灯 氙灯 LED 激光
不同光源技术最高亮度（流明）
汞灯 氙灯 LED 激光
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图 30：LED 投影示意图 图 31：激光投影
资料来源：中国百科网、安信证券研究中心 资料来源：谷歌、安信证券研究中心
3.1.4. 投影显示技术市场
中国投影机市场短期内稳步增长，产品升级带动规模增加。根据研究机构 Pre-Vision 发布的
数据，2014-2017 年间，国内投影机市场规模维持在 110-150 亿元间，年度递增比例在 3%
至 10%之间，带动市场规模增长的主要原因是产品升级换代及规格与功能提升带来的产品单
价上升。工程级投影产品销量增长也是产业规模增长的主要原因，但是短焦微投的出现预计
会形成新的消费级增长点。
图 32：中国投影机市场短期内稳步增长
资料来源：pre-vision、安信证券研究中心
2015 年是激光投影显示元年，未来三年持续渗透驱动投影市场增长。为什么说 2015 年是激
光投影显示元年？1.从供应端看：2014 年，主要品牌在售激光投影不超过 30 款，而 2015
年第三季度，激光投影已近 80 款，产品数量成倍增长。国际大厂开始量产出货激光显示产
品，产品覆盖工程投影机、电影放映机等，国产激光显示龙头中视迪威从六月份开始出货，
标志着激光显示产品已经进入产业化阶段；2.从市场端看：市场规模从 2014 年千台级别增
至 2015 年万台级别，且仍在继续保持高速增长；3.技术角度：激光显示的技术难题之一散
斑问题在近年得以解决，欧美修改后的激光安全法出台确保了激光投影产品能够合法商业化
应用。因此，我们认为 2015 年是激光投影显示元年，接下来数年将持续放量渗透，驱动投
影市场增长。
激光投影显示技术的渗透将遵循“电影放映机——工程投影机——激光电视——消费级投影
仪”的路径。这主要是因为激光投影显示在大屏显示领域具有显著成本优势；此外，亮度是
激光投影的最大优势，因而在亮度需求越高的领域激光投影的性价比越高，我们提出的渗透
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
0
20
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140
160
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
中国投影机市场销售额（亿元） YoY
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路径正是遵循了由高流明向低流明渗透的规律。随着激光投影技术向低流明应用领域渗透，
中国激光投影市场将迎来百亿市场，产品升级驱动投影市场增长。
表 11：国内激光显示市场空间估算
2015 2016 2017 2018
电影放映机
总销量/台 5000 6000 7000 8000
激光渗透率 5% 7% 15% 20%
产品价格/万元 60 55 50 45
市场空间/亿元 1.50 2.31 5.25 7.2
工程级投影仪
总销量/台 70000 73500 77175 81000
激光渗透率 1.5% 3% 10% 20%
产品价格/万元 50 45 40 35
市场空间/亿元 5.25 9.92 30.87 56.7
激光电视
总销量/万台 4000 4000 4000 4000
激光渗透率 0 0.02% 0.1% 0.5%
产品价格/万元 8 6 5 4
市场空间/亿元 0 4.8 20 80
消费级投影仪
总销量/万台 200 210 220 230
激光渗透率 0.05% 0.1% 1% 5%
产品价格/元 6000 5000 4000 3000
市场空间/亿元 0.06 0.105 0.88 3.45
市场规模总计 /亿元 6.81 17.14 57.00 147.35
资料来源：公开资料、安信证券研究中心测算
图 33： 国内激光显示市场空间（亿元）
资料来源：安信证券研究中心测算
3.2. 光学材料技术：镀膜工艺正崛， 光学膜市场稳定增长
3.2.1. 光学薄膜技术：镀膜工艺正崛起
光学薄膜是利用薄膜对光的作用而工作的功能薄膜，光学薄膜产业主要由上游光学基膜基材、
中游各类功能性光学薄膜以及下游模组和裁切构成。当前薄膜产业集中度从上游到下游呈由
高到低趋势，7 大巨头垄断全球 80%以上光学基膜产能，中游功能性光学薄膜在大陆及台湾
有以康得新、激智科技、迎辉科技等为代表的十余家大规模厂商；下游模组和裁切环节附加
值最低，行业集中度也最低，仅中国就有数十家之巨，其中模组厂很多已被下游的面板厂家
垂直整合。
0
20
40
60
80
100
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2015 2016 2017 2018
消费级投影仪 激光电视 工程级投影仪 电影放映机
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表 12：光学薄膜产业格局
集中度 描述
上游 高 7 大巨头垄断全球 80%以上产能（三菱树脂、东丽、帝人、杜邦、
可隆、SKC，东洋纺）
中游 中
仅台湾生产厂家就有接近十家，大陆已实现量产的厂家有康得新、
凯鑫森、激智科技、长松科技等；其他亚洲一些规模较大的厂家
主要有迎辉、友辉、嘉威、MNTECH、SKC等
下游 低 附加值最低，仅中国就有几十家之巨。其中模组厂很多已被下游
的面板厂家垂直整合
资料来源：公开资料、安信证券研究中心
图 34：光学膜产业链
资料来源：互联网、安信证券研究中心整理
光学薄膜在改变光强方面可以实现分光透射、分光反射、分光吸收以及光的减反、增反、分
束、高通、低通、窄带滤波等功能。光学薄膜的种类有很多，这些薄膜赋予光学元件各种使
用性能，在实现光学仪器的功能和影响光学仪器的质量方面起着重要的或者决定性的作用。
光学薄膜已广泛应用于各种光学器件如激光谐振腔、干涉滤波片、光学镜头等。
表 13：光学薄膜应用
应用领域 光学膜类型 功能原理
液晶电视及液晶显示器
导光膜 用于引导光的散射方向，提高面板的辉度，并确保面板亮度的均匀性
扩散膜 通过在光学基膜上的颗粒材料实现光的扩散
反射膜 利用金属的高消光系数特性和高于基材折射率的镀膜，提高光学表面
的反射率
增亮膜 利用光的折射及全反射原理，将散射光线正面集中至约 70 度的范
围，循环利用视角外光线，达到提高辉度效果
平板电脑、手机、电子书等
硬化膜 具有良好的光学透明性和高硬度
防眩膜 对各种强光进行过滤，增光以及阻挡对眼球有害的光污染，从而达到
不同的防眩程度
笔记本电脑、家电等 IMD膜 耐划伤、耐腐蚀性强、抗变型能力强
3D液晶电视 3D膜 利用柱状透镜将光线进行折射，使左右眼分别看到不同角度的影像而
自动在视觉神经内合成立体图像
LED节能灯 匀光膜 用于消除眩光，保证光线均匀度和中心亮度的增加
手机、小尺寸显示器 OLED膜 OLED显示技术具有高对比度、反应速度快、色域宽、视角广、适用
温度范围宽、低能耗等特点
汽车、玻璃幕墙、窗 玻璃隔热
变色膜
阻隔红外线、紫外线的辐射，有效地控制住密封式车厢所形成的温室
效应
机场、公路等交通领域 反光膜 采用特殊的工艺将由微观棱镜结构形成的反射层和膜结合，利用光学
原理把光线逆反射回到光源处
资料来源：康得新、安信证券研究中心
光学PET切片
光学基膜 PE、PET材料 光学PVA膜 TAC膜
背光模组光学膜
保护膜 偏光膜
背光模组 液晶面板
上游
中游
下游
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特殊的镀膜技术预计会不断创新，减反射膜和超硬膜在消费端只是开始！iPad Air2 首次采用
超级减反膜，引领新的技术风潮。苹果 Retina 屏幕已经达到视网膜清晰度，In-cell 技术显
著减薄屏幕厚度，屏幕继续提升分辨率和减薄的边际效应减弱，创新方向指向提升视觉效果
和功耗降低。能够显著改善户外阅读质量的减反射镀膜工艺崛起。iPad Air2 重点强调反光率
参数改善，反光率降低了 56%，在户外阅读时能够更清晰看清屏幕画面，也因此降低了此前
必须调高屏幕亮度带来的电力损耗。iPad Air2 的减反膜同时还是超硬膜，通过 Si3Nx（x=2~5）、
SiO2(或 MgF2)和氟硅聚合物构成的多层膜可以实现超硬消反光防水防污功能。
图 35：减反射膜原理示意 图 36：超硬膜材料分层
资料来源：Wiki、安信证券研究中心 资料来源：利达光电、安信证券研究中心
3.2.2. 光学薄膜技术市场
液晶面板是当前光学薄膜需求的最大驱动因素。TFT-LCD 用光学薄膜在液晶面板中占比最大。
其中包括偏光片和背光模组光学薄膜。以 42 寸 LED 电视为例，偏光片约占液晶面板总成本
的 9%；背光模组光学膜片则占 14%左右（背光模组占液晶面板的 47%，而光学膜片占背光
模组成本的 30%），光学膜片合计占此类液晶面板成本的 23%左右。根据 Display Search 的
统计，虽然 OLED 电视市场占比逐年提升，但是液晶显示器仍占据平板显示市场约 80%份
额，因而我们认为液晶面板在近几年仍将是光学薄膜的最大驱动因素。
图 37：TFT-LCD 结构图
资料来源：Wiki、安信研究中心
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表 14：不同液晶面板的成本结构
13 寸 LED
笔记本显示屏
18.5 寸
CCFL 显示屏
32 寸
CCFL 电视
32 寸
LED电视
42 寸
CCFL 电视
42 寸
LED电视
玻璃 8% 12% 13% 10% 12% 9%
液晶 3% 5% 6% 5% 6% 4%
彩色滤光
片 15% 20% 23% 18% 22% 16%
偏光片 6% 15% 11% 8% 12% 9%
背光模组 29% 21% 24% 41% 29% 47%
驱动 IC 13% 14% 7% 5% 5% 4%
化学品 2% 3% 4% 3% 4% 3%
其他 24% 10% 12% 10% 10% 8%
总计 100% 100% 100% 100% 100% 100%
资料来源：Witsview、安信研究中心
目前全球液晶电视出货量相对稳定，出货量在 2.1 亿左右。2015 年全球液晶电视出货量为
2.15 亿台，同 2014 年相比下降了 0.6%，成为继 2013 年后，再一次呈现液晶电视年度出货
负增长的一年。研究机构WitsView预估 2016 年液晶电视出货为 2.22 亿台，年增长率 3.3%。
液晶电视平均尺寸逐年增加拉动光学薄膜需求。据统计 2014 年液晶电视平均尺寸为 40.5 吋，
预计 2015 年平均尺寸达到 41.4 吋。
图 38：近年全球液晶电视出货量 图 39：近年液晶电视尺寸变化
资料来源：Witsview，安信证券研究中心 资料来源：Display Research、安信证券研究中心
根据目前工艺，液晶面板使用光学膜的单元主要有两类：背光模组和偏光片。液晶背光模组
需要使用 6 张膜，偏光片（共两片，每片 5 张基膜）需要 10 张膜，每个液晶面板需要
16 张光学膜。根据全球液晶电视出货量及液晶电视平均尺寸测算，2015 年液晶面板光学薄
膜需求量将达到 15.07 亿平方米，按照 20%的成本计算（40 吋液晶电视单价 2000 元），2015
年液晶面板所需光学薄膜产值将达到 860 亿元。
此外，触摸屏需要 2-3 片光学膜，OLED 技术在柔性显示应用中也需要水汽阻隔膜和微结构
增亮膜两种膜产品，综合以上驱动因素，我们认为光学膜的市场规模已经超过 1000 亿元。
-1.00%
0.00%
1.00%
2.00%
3.00%
4.00%
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6.00%
7.00%
1.9
1.95
2
2.05
2.1
2.15
2.2
2.25
2012 2013 2014 2015 2016E
全球液晶电视出货量（亿） 增长率
0.00%
1.00%
2.00%
3.00%
4.00%
5.00%
6.00%
7.00%
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2010 2011 2012 2013 2014 2015E
LCD TV平均尺寸（吋） YoY
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图 40：液晶面板光学薄膜需求量 图 41：液晶面板所需光学薄膜产值
资料来源：安信证券研究中心测算 资料来源：安信证券研究中心测算
3.2.3. 光学玻璃技术
光学玻璃是光电技术产业的基础和重要组成部分，产业成本占比高。特别是在 20 世纪 90 年
代以后，随着光学与电子信息科学、新材料科学的不断融合，作为光电子基础材料的光学玻
璃在光传输、光储存和光电显示三大领域的应用更是突飞猛进，成为社会信息化尤其是光电
信息技术发展的基础条件之一。
表 15：几类光学性能优越的光学材料
种类 特点 应用
镧系光学玻璃 高折射率低色散，能有效地扩大镜头的视场，改善仪
器的成像质量，使镜头小型化、轻量化
智能手机、数码摄相机、数码照相机、
扫描仪、LCD投影仪、数码复印机
环保系列光学玻璃 不含铅和砷，是世界光学材料行业发展的必然趋势。
根据需求掺入化合物得到相应特性。 广泛用于光学仪器及光电产品
磷酸盐光学玻璃
属于低色散光学玻璃，较低的软化温度，较高的荧光
强度、荧光峰值位于短波长的一侧和负的折射率及温
度系数。
激光器、激光测距、激光武器等
资料来源：Wiki、安信证券研究中心
特殊品质和特种光学玻璃主要集中在日本HOYA公司、OHARA公司和德国 SCHOTT公司、
美国 CONRING 等公司。他们凭借其在光学玻璃领域的先进技术已经成功进入光电产业和信
息产业，成为集特殊品质和特种光学玻璃、光学元件以及光电产品生产为一体的高科技企业，
成功实现了产品结构调整和产业升级。我国的光学企业还处于传统光学玻璃生产阶段，产品
技术含量相对较低，中、低档光学玻璃产品在国际上具有竞争优势，是世界上最大的传统光
学玻璃生产基地。国内光学玻璃生产规模较大的企业有三家：成都光明光电信息材料有限公
司（208 厂）；上海新沪玻璃厂；湖北新华光信息材料股份有限公司。上述三家企业产销量已
占国内市场 80%以上。
表 16：当前光学玻璃领域主流厂商
公司 国家 主要业务
HOYA 保谷 日本 光电材料，光学材料；光电子材料是其核心产品，销售额占总收入的 53%，其中光掩模板占
据全球市场 80%份额；数码相机镜片领域拥有全球OEM厂商 50%市场
小原光学 日本 专注于光学玻璃材料方面的发展，还有涉足微晶玻璃，超低膨胀玻璃，光纤玻璃等领域
住田光学 日本 致力于高端光学玻璃及玻璃光纤产品的研发与生产；产出世界上最高折射率的玻璃；
肖特 德国 在光学玻璃领域持续发展，居于业内领导地位；提供低通滤光玻璃等各式滤光片；公司掌握
多项专利
成都光明 中国 生产 200 余个品种的光学玻璃，包括镧系玻璃、环境友好光学玻璃、氟磷酸盐光学玻璃
湖北新华光 中国 生产高透过率，光学一致性高，三个方向无条纹的光学玻璃，用于激光核聚变装臵、卫星高
空摄影仪镜头等。 主要品种有 K、ZK、BaK、QF、F、ZF、ZbaK 类以及镧系玻璃等
资料来源：各公司官网、安信证券研究中心
0.00%
2.00%
4.00%
6.00%
8.00%
10.00%
12.00%
14.00%
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2012 2013 2014 2015 2016E
液晶面板光学薄膜需求量（亿平方米） YoY
0.00%
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2012 2013 2014 2015 2016E
液晶电视光学薄膜产值（亿元） YoY
行业深度分析/电子元器件
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3.3. 挡不住的风口：VR/AR 中的光学技术
VR/AR 中的光学技术主要包括 3D技术、手势识别技术、眼球追踪技术等。
虚拟现实的关键技术在于显示技术与交互技术，显示技术的厂商地位相对稳定，交互方式由
于尚未统一且本身具有多样化特性，目前大批创新企业参与其中，苹果、谷歌、Facebook
等巨头也在此布局。增强现实的核心技术在于显示成像，主流 3D 技术：立体技术
（Stereoscopic 3D）与光场技术（Light Field）
一种好的交互技术需要具备如下几个特质：1.稳定性强。稳定性差会影响用户的使用体验；
2.精确度高。精确度影响使用效率和体验；3.延时低。低延时能够有效减弱用户晕眩感；4.
舒适便捷。符合人体使用习惯；5.可接受反馈。反馈可以增强沉浸感；6.成本适中。这是由
实验走向商用的必然要求。
表 17：当前几类交互手段
类型 优势 劣势 代表产品
手柄 发展技术成熟，操作便利 沉浸感差 Oculus、HTC Vive
手势识别 学习成本低，实用性强，灵活性
高 腾空操作影响体验 Leap Motion、Nimble Sense
眼球追踪 交互性和沉浸感强 眼球疲劳 Fove、Tobii、SMI
动作捕捉 操作简单，技术成熟 光学动捕成本高，惯性动捕易受
干扰 诺亦腾、3D Suit
资料来源：戴客网、安信证券研究中心
增强现实的核心在于显示成像
增强现实的核心技术在于显示成像，主流 3D技术：立体技术（Stereoscopic 3D）与光场
技术（Light Field）
立体技术（Stereoscopic 3D）利用双目立体视觉原理给双眼分别显示不同的图片，它们很
相似，只在水平方向上有细微差别，观看物体时两眼各自成像，大脑根据两眼成像的细微差
别计算每一点的深度信息，从而得到立体感觉。
图 42：阿波罗登月计划中拍摄的双目立体相片
资料来源：知乎、安信证券研究中心
目前 HoloLens， Oculus Rift， Epson Moverio， Lumus DK-40 等设备均采用
Stereoscopic 3D 技术。以 HoloLens 为例，HoloLens 拥有有四台摄像头，左右两边各两
台。通过对这四台摄像头的实时画面进行分析，HoloLens 可覆盖的水平视角和垂直视角都
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达到 120 度，通过立体视觉技术（Stereo Vision）获得获得视觉空间深度图（Depth Map）
并以此重建三维场景。
图 43：微软 HoloLens 全息眼镜（红字为推测） 图 44：HoloLens 通过多个摄像机立体视觉技术建模
资料来源：Microsoft，安信证券研究中心 资料来源：Microsoft，安信证券研究中心
光场（Light Field）是空间中同时包含位臵和方向信息的四维光辐射场的参数化表示，是空
间中所有光线光辐射函数的总体。光场技术的应用方向包括光场采集与光场显示，即整个空
间所有信息（色彩、光强、景深、光线方向）的记录与复现。早期光场采集的方法简单粗暴，
就是用大规模相机阵列，这种光场相机笨重昂贵，无法普及。
图 45：斯坦福的光场相机：16x8 多相机阵列
资料来源：科学网、安信证券研究中心
光场显示是光场技术的核心。传统的显示方式中，屏幕只保留了射线穿过屏幕的交点的几何
信息和颜色信息，没有保留射线的方向信息。屏幕是漫反射的，从屏幕上某一点发出的所有
射线都是相同颜色的，而光场显示要求从同一点出发的不同射线具有不同的颜色。
图 46：传统显示与光场显示对比
资料来源：公开资料、安信证券研究中心
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Magic Leap 的核心技术是一种特殊的光场显示设备：光导纤维投影仪（Fiber Optic
Projector）。激光在光导纤维中传播，在纤维的端口射出，输出方向和纤维相切。改变纤维
在三维空间中的形状，特别是改变纤维端口处的切方向，我们可以控制激光射出的方向。结
构图中的促动器（206）使得光导纤维（208）顶端周期性地颤动，纤维顶端螺旋地画出了一
些列的同心圆，激光经由透镜系统输出，在空中画出了一簇射线。投射到平面上照亮了一个
圆盘。同步地改变经过颜色和强度，一根纤维利用分时技术得到一幅图像。
图 47：Magic Leap 光导纤维结构图 图 48：一根纤维利用分时技术得到一幅图像
资料来源：magic leap、安信证券研究中心 资料来源：magic leap、安信证券研究中心
在 Magic Leap 的纤维光投影仪中，有许多根光导纤维，集结成二维阵列，每根纤维都相当
于一个针孔相机，二维相机阵列生成了光场。
光场显示的优势在于观看时不会头晕目眩、更加自然健康。当前的主要挑战在于四维光场计
算以及机械部件的精确调控。
图 49：MagicLeap 号称电影级真实 图 50：Magic Leap 专利中显示设备草图
资料来源：magic leap，安信证券研究中心 资料来源：magic leap，安信证券研究中心
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3.3.2. 光学手势识别技术：虚拟现实核心交互手段
我们认为虚拟/增强现实时代，与显示技术并驾齐驱同样重要的还有手势识别技术为代表的各
类体感识别技术，手势识别将成为虚拟现实/增强现实的核心交互手段。
表 18：手势识别技术分类
分类 介绍 代表公司
二维手型识别
也可称为静态二维手势识别，这种技术在获取二维信息输入之后，可以识
别几个静态的手势，比如握拳或者五指张开。“静态”是这种二维手势识别
技术的重要特征，这种技术只能识别手势的“状态”，而不能感知手势的“持
续变化”。
Flutter（被 Google 收购）
二维手势识别
二维手势识别，不仅可以识别手型，还可以识别一些简单的二维手势动作。
二维手势识别拥有了动态的特征，可以追踪手势的运动，进而识别将手势
和手部运动结合在一起的复杂动作，把手势识别的范围真正拓展到二维平
面。在使用体验上也从纯粹的状态控制，变成了比较丰富的平面控制。
以色列的PointGrab，EyeSight和 ExtremeReality 等
三维手势识别
三维手势识别可以识别各种手型、手势和动作。三维手势识别需要使用多
个摄像头，因为单个普通摄像头无法提供深度信息。目前世界上主要有 3 种
硬件实现方式，再通过计算机视觉软件算法实现三维手势识别。
1.结构光（Structure Light）：PrimeSense（苹果收购）
2.光飞时间（Time of Flight）：SoftKinetic、Kincet One
3.多角成像（Multi-camera）：Leap Motio、Usens
资料来源：互联网、安信证券研究中心整理
三维手势识别目前世界上主要有 3 种硬件实现方式：
（1）结构光（Structure Light）。这种技术的基本原理是，加载一个激光投射器，在激光投
射器外面放一个刻有特定图样的光栅，激光通过光栅进行投射成像时会发生折射，从而使得
激光最终在物体表面上的落点产生位移。当物体距离激光投射器比较近的时候，折射而产生
的位移就较小；当物体距离较远时，折射而产生的位移也就会相应的变大。这时使用一个摄
像头来检测采集投射到物体表面上的图样，通过图样的位移变化，就能用算法计算出物体的
位臵和深度信息，进而复原整个三维空间。代表应用产品就是 PrimeSense 的 Kinect 一代。
图 51：微软 Kincet 一代结构图 图 52：苹果新体感识别技术专利
资料来源：微软、安信证券研究中心 资料来源：专利局、安信证券研究中心
（2）光飞时间（Time of Flight）。这种技术的基本原理是加载一个发光元件，发光元件发
出的光子在碰到物体表面后会反射回来。使用一个特别的 CMOS 传感器来捕捉这些由发光
元件发出、又从物体表面反射回来的光子，就能得到光子的飞行时间。根据光子飞行时间进
而可以推算出光子飞行的距离，也就得到了物体的深度信息。光飞时间是 SoftKinetic 公司所
采用的技术，该公司为 Intel 提供带手势识别功能的三维摄像头。同时，这一硬件技术也是微
软新一代 Kinect 所使用的。
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（3）多角成像（Multi-camera）。这种技术的基本原理是使用两个或者两个以上的摄像头同
时摄取图像，就好像是人类用双眼、昆虫用多目复眼来观察世界，通过比对这些不同摄像头
在同一时刻获得的图像的差别，使用算法来计算深度信息，从而多角三维成像。
目前各大厂商推出的 VR 游戏大都需要控制器。游戏控制器的优势在于，控制反馈及时，组
合状态多。缺点是与虚拟环境互动少，用户只能控制而不能参与。而在 AR 应用方面，手柄
就完全不能胜任人机交互的任务了。在 AR 应用领域有丰富的人机互动内容，而这种互动是
非常复杂的，只有手势操作才可以完成。
图 53：索尼 PS Move 体感控制器 图 54：Kinect 第二代产品 Kinect One
资料来源：Sony、安信证券研究中心 资料来源：Kinect、安信证券研究中心
Nimble Sense 是手势识别领域的代表产品，它是基于结构光的原理。其最大的特色在于能
够快速识别用户的手势，然后同步到相应的 VR 游戏或软件中，其中没有任何的滞后感，使
用者能在虚拟世界中感受到自己双手的存在，而且在使用过程中不需要穿戴任何的产品即可
实现，进一步增强了用户体验。
Nimble Sense 摄像头是骨骼追踪摄像头（skeletal-tracking camera）和激光的结合体，基
于 PMD 技术芯片，会获得并追踪人体的骨骼运动，它可以让用户在虚拟世界中模糊地看到
自己的身体。通过它能够识别使用者的双手甚至是手指的运动情况。它的弊端在于精确度不
够，无法识别更细致的物体。就覆盖的空间范围而言，它能够覆盖眼前大约 110 度的范围，
比 Oculus 的可见角度还大了 10 度，就现阶段而言，这款产品在虚拟现实领域算是成功的。
图 55：挂在 Oculus 上的 Nimble Sense 摄像头 图 56：Nimble Sense 覆盖角度达到 110 度
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资料来源：Nimble Sense，安信证券研究中心 资料来源：Nimble Sense，安信证券研究中心
眼球追踪技术：辅助 AR/VR 的又一交互手段
从原理上看，眼球追踪主要是研究眼球运动信息的获取、建模和模拟，用途颇广。主要技术
有三类：一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪，二是根据虹膜角度变化进行跟踪，
三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。
图 57：眼球追踪原理可大幅降低 VR 对硬件设备的要求
如图所示，当人眼在看屏幕 H时，虽然整个屏幕都可以看到，
但是只有 B 区域额中央凹视野是清晰的， AC 区域成像模糊，
因此在画面渲染过程中只需要渲染中央凹视野很小的范围，对周
边视野区域进行模糊渲染。眼球转动，高清渲染区域随着注视点
的变化而变化，这样既可以得到高清的视觉体验，又可降低 GPU
负荷，从而可以大幅的降低 VR 设备对硬件的要求。
资料来源：七鑫易维、安信证券研究中心
眼球追踪技术目前的应用载体包括手机、电脑及汽车。三星前代旗舰级 Galaxy S III 可以通
过检测用户眼睛状态来控制锁屏时间，只要检测到用户正盯着手机屏幕，即使用户没有进行
任何操作，屏幕也不会关闭，此外用户可以通过眼球控制页面滚动；瑞典公司 Tobii于 2003
年推出一款眼球追踪设备 Rex，通过 USB 连接的电脑外设，它能让用户结合视线、触摸、
鼠键等多种方式来控制电脑；汽车领域，通用和丰田已经在车载视线及注意力监控系统的研
究上有了不小的投入。如果汽车通过传感器和摄像头知道驾驶员在看向哪里，它能提醒驾驶
员视线外可能存在的危险。当驾驶员眼部运动发生异常改变，比如眼皮下垂（犯困）、眨眼
次数减少（走神）等，它还会发出声音提醒。
VR 及 AR 领域，Cent 报道了一项名为“Eyefluence”的新型眼控技术，这一技术就旨在为
虚拟现实甚至增强现实的头显设备提供一个简便的控制方案。它将眼球扫描仪和眼球追踪硬
件相结合实现眼球控制。具体应用时：当用户凝视菜单栏中的某个图标时，相应的二级界面
就会打开；如果用户使用 Eyefluence 技术查看图片，只需要凝视图片中某一部分，Eyefluence
就会将这一部分自动放大；如果用户盯着滚动条的上方或者下方，就可以轻松完成页面的滚
动操作。Eyefluence 技术可以通过用户瞳孔的缩放程度来确定用户的视线。这一技术有望帮
助测量用户的观看体验，为相应行业提供更有参考价值的信息。
图 58：Eyefluence 概念图 图 59：哈曼眼球追踪系统
资料来源：Eyefluence，安信证券研究中心 资料来源：CES2016，安信证券研究中心
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东京 FOVE 公司开发了全球第一部使用眼球追踪技术的消费级头戴显示设备，Fove 显示设
备拥有 360 度视角，结合了眼球和头部位臵追踪，定位传感等技术，让用户可以用眼睛控制
显示器。该设备使用了非干扰性红外眼球追踪技术，延时低，精确度高，也不会干扰用户视
觉。拥有这一技术后，FOVE 用户能与游戏角色进行眼神接触，武器锁定也比鼠标和键盘更
便捷，只要看到目标，就能立马进行锁定。微软已经投资入股 FOVE，未来眼球追踪技术有
可能应用在微软智能眼镜和 Xbox 游戏机配件中。
德国 SMI 公司的 OEM 眼球追踪平台。除了与头显相结合的眼球追踪设备，与 VR 设备相配
套的第三方眼球追踪设备也成了许多厂家研发的重点。德国公司 SMI 就完成了 OEM 眼球追
踪平台，其工作原理是使用红外线发射器包围每一个镜头的边缘。红外线人眼不可见，但会
被安装在头显内部的两个 Omnivision 250Hz 相机传感器收集。使用 SMI 专有的 Oculus 跟
踪 SDK 可以告诉计算机当前用户聚焦的具体位臵。所有这些信息由硬件和软件在低于 2 毫
秒的时间里处理完成，不但流畅，最为重要的是很精确。目前 SMI OEM 眼球追踪平台的设
计可将眼部追踪无缝结合到消费版平板电脑、手提、台式电脑、kiosk 系统、VR 头显设备和
AR 智能眼镜。
表 19：目前眼球追踪领域主流产品
名称 SMI RED500 Tobii Pro X2-60 The Eye Tribe 60
产品示例
精确度
（°） 0.4 0.5 0.1-1
采样频率
（Hz） 500 60 30-75
售价
(元) —— 1600 1300
资料来源：Research Gate、安信证券研究中心
3.3.4. 国外科技巨头纷纷布局交互技术领域
Oculus 已经开始打造自身在交互领域的闭环。为建立 VR 行业的交互方式标准，自 2014 年
以来公司陆续收购了 Carbon Design、Nimble VR 及 Pebbles Interfaces 等专攻手势识别技
术公司。Nimble VR 主攻高精度、低延迟的手部骨骼追踪技术。Pebbles Interfaces 则专注
于结合光学组件、景深探测系统以及软件算法来实时感知手部的位臵和运动。
其他进军 VR 产业的科技巨头目前多数都在交互领域展开了布局。Sony 全资收购了专注于
TOF（time of flight）手势识别技术的 Softkinetic；苹果投资了面部追踪技术公司 FaceShift、
体感技术供应商 PrimeSense 等掌握交互技术的公司。
表 20：国外科技巨头布局交互技术领域一览
公司 标的 时间 标的主要技术
Oculus
（Facebook）
Nimble VR 2014.12 高精度、低延迟的手部骨骼追踪技术
Pebbles Interfaces
2015.7 结合光学组件、景深探测系统以及软件算法来实时感知手
部的位臵和运动
Surreal
Vision 2015.5 室内三维重建，SLAM
索尼 Softkinetic 2015.10 比利时传感器技术公司，致力于体感交互解决方案
苹果
PrimeSense 2013.11 3D传感器技术、体感技术供应商
FaceShift 2015.9 脸部识别，实时面部追踪
Flyby Media 2016.1 3D空间感知
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Enotient 2016.1 面部表情识别及分析
资料来源：公司官网、安信证券研究中心
VR/AR 交互光学技术产品市场
VR/AR 中的光学技术主要包括 3D 技术、手势识别技术、眼球追踪技术等。基于这类技术的
产品市场空间由 VR/AR 市场决定。基于标准预期模式，2020 年 VR/AR 头戴式设备出货量
将达到 4300 万部。手势识别技术、眼球追踪技术作为交互技术方案，在未来几年内取代传
统手柄是大概率事件。我们预计在 2016-2020 年手势识别及眼球追踪交互方案渗透率逐年大
幅上升，最终成为标配。
图 60： HMD 设备预计出货量
资料来源：安信证券研究中心测算
表 21：交互方案市场空间估计
2016 2017 2018 2019 2020
VR/AR设备销量（百万） 3.8 9.6 20.2 30.9 42.9
手势识别模块
渗透率 5% 10% 45% 70% 100%
单价/元 1000 800 600 500 400
市场空间/亿元 1.90 7.68 54.54 108.15 171.6
眼球追踪模块
渗透率 5% 10% 45% 70% 100%
单价/元 800 600 500 400 300
市场空间/亿元 1.52 5.76 45.45 86.52 128.7
总的市场空间 /亿元 3.42 13.44 99.99 194.67 300.3
资料来源：安信证券研究中心测算
图 61：交互技术模块将迎数百亿市场空间
0.00%
20.00%
40.00%
60.00%
80.00%
100.00%
120.00%
140.00%
160.00%
180.00%
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2016E 2017E 2018E 2019E 2020E
HMD设备出货量（百万） YoY
0
50
100
150
200
250
300
350
2016E 2017E 2018E 2019E 2020E
眼球追踪模块 手势识别模块
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资料来源：安信证券研究中心测算
4. 红外线技术
红外线（Infrared，简称 IR）是波长在 760 纳米（nm）至 1 毫米（mm）之间的电磁波，根
据波长可以将其进一步划分为：近红外线（0.76－1.4 微米）、短波红外线（1.4－3 微米）、
中波红外线（3－8 微米）、长波红外线（8－15 微米）和远红外线（15－1000 微米）。红外
线波长范围内的光学技术主要以激光技术和红外热成像技术为主，激光技术又可以分为激光
加工技术为代表的大功率激光技术以及以激光测量技术为代表的小功率激光技术。
图 62：按波长对红外线进行划分
资料来源：Wiki、安信证券研究中心
表 22：部分红外技术整理
分类 简介 应用领域
大功率激光技术
激光打标
通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过
光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字、条形码等各类
图形
集成电路，电脑配件，航
天器件制造
激光切割
利用经由聚焦的高功率密度光束照射工件, 使工件瞬间汽化，再配
合辅助气体将汽化的金属吹走，从而将工件穿出一个很小的孔，
机床移动小孔连接形成目标外形
汽车制造，航空航天
激光焊接 利用高能量激光对材料进行微小区域的局部加热，激光辐射的能
量通过热传导向材料的内部扩散，将材料融化后形成特定熔池。
微电子工业，汽车工业，
冶金等
激光微加工
（3D打印）
根据系统内目标件的形状参数，利用激光或其他精准加热技术将
金属、陶瓷、塑料、砂等不同打印材料在指定位臵融化，每次制
作一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，再把它们逐层粘结
起来，就得到了立体的目标件
增材制造
激光武器
利用激光的高能量密度特性来烧蚀被照射的目标，使目标熔化、
气化，从而使目标在被激光照射处形成凹坑或造成穿孔，甚至由
于高温产生高压而产生热爆炸
军事，国防
小功率激光技术
激光投线 投射出水平、铅直的若干束激光线用于垂直定位、垂直度检查 建筑，测绘
激光雷达 激光器向周围发射激光并通过接收器接收反射光得到距离数据，
通过计算处理系统处理数据、得到距离并进行 3D建模
无人驾驶，军事，安防，
工程测距
激光惯导 利用环形激光器在惯性空间转动时正反两束光随转动而产生频率
差的效应，来敏感物体相对于惯性空间的角速度或转角 导弹制导
红外热成像
制冷型 探测器探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理
等手段，将目标物体（发射和反射的）温度分布图像转换成视频
图像
军事，安防，制程控制，
汽车安全 非制冷型
资料来源：互联网、安信证券研究中心整理
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4.1. 大功率激光技术：智能制造基础技术 未来将迎千亿市场
大功率激光技术主要应用于激光打标、激光切割、激光焊接与激光微加工（包含 3D打印）
等激光加工领域，是智能制造的基础性技术。
激光加工产业链上游为激光器及光学元器件、数控系统、伺服电机等辅助器件，中游为激光
系统集成设备，下游是各类细分应用领域，其中激光器是激光加工产业链的核心部分。研究
机构 Strategies Unlimited 数据显示，2014 年全球激光器销售额超过 25 亿美元，激光系统
集成设备销售额达到 94 亿美元。
图 63：激光加工产业链
资料来源：互联网、安信证券研究中心整理
表 23：激光加工设备及产品
激光切割机 激光打标机 激光焊接机 3D打印
设
备
示
意
产
品
资料来源：谷歌、安信证券研究中心
激光切割机是利用经由聚焦的高功率密度光束照射工件，在光斑会焦点处的激光功率密度可
以达到 106~109W/cm2，能够产生 10000℃以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助
气体将汽化的金属吹走，从而将工件穿出一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数小孔连
接成目标外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产
品光洁度很高。
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表 24：激光切割机分类及特点
分类 特点 应用范围
汽化切割 切割质量好 智能制造：切割机器人
融化切割 切割效率高 汽车制造领域：顶窗等框架
氧气切割 切割速度快、非接触 航空航天领域：飞机框架、直升机旋翼
资料来源：互联网、安信证券研究中心
激光打标机打标原理是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的
化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字、
条形码等各类图形。
激光焊接机是利用高能量激光对材料进行微小区域的局部加热，激光辐射的能量通过热传导
向材料的内部扩散，将材料融化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁
材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，具有深宽比高、焊缝宽度
小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，
可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化等优点。目前激光焊接主要由激光复
合焊和激光钎焊两种方式。
表 25：两种激光焊接方式对比
激光复合焊 激光钎焊
图示
特点 结合激光和电弧两个独立热源；速度快，热变形小，热影
响区域小
以激光为热源加热钎料融合的钎焊技术；利用
激光的高能量密度实现局部或微小区域快速加
热
应用
领域 汽车及配件制造、常规钢结构、轨道车辆 汽车制造
资料来源：谷歌，Wiki、安信证券研究中心
激光 3D打印是根据系统内目标件的形状参数，利用激光或其他精准加热技术将金属、陶瓷、
塑料、砂等不同打印材料在指定位臵融化，每次制作一个具有一定微小厚度和特定形状的截
面，再把它们逐层粘结起来，就得到了立体的目标件。3D 打印技术是在现代 CAD/CAM 技
术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来
的。
激光 3D 打印多用于汽车制造。汽车制造方面：用于制造金属汽车零部件的 3D 打印机销售
量在过去 10 年中增长显著。汽车制造是 3D 打印机市场的主要增长领域之一。大多数汽车制
造商正在从传统的生产技术转型到可高度定制的 3D 打印制造技术，以生产自己的功能部件
和原型。
4.1.1. 激光加工空间巨大 未来将迎千亿市场
激光加工技术的核心是激光器。激光器按照激光介质分，一般可以分为 CO2 激光器、固体
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激光器和光纤激光器等。激光器是激光加工设备的核心零部件，激光器的种类和好坏直接决
定了激光加工设备的加工工艺，产品质量和使用成本。
激光加工一般需要考虑激光功率、作用时间以及材料对能量的吸收效率等，不同的激光器适
用于不同的加工工艺。一般来说 CO2 激光加工设备适用于金属材料的加工，如激光打孔、
切割或者焊接，而小功率的激光加工工艺，如激光打标、非金属材料的切割等，一般采用固
体激光器或者光纤激光器等。此外，光纤激光器功率范围较广，且具有免维护等特点，开始
逐渐替代其他种类的激光加工设备。
图 64：全球激光器销售额（按激光器分类 百万美元） 图 65：光纤激光器市场占比上升 达到约 39%
资料来源：Strategies Unlimited、安信证券研究中心 资料来源：Strategies Unlimited、安信证券研究中心
激光系统集成设备市场全球规模接近百亿美元。激光器一般通过系统集成进行销售，如打标
机、切割机、焊接机和 3D 打印机等，终端用户很少直接单独采购激光器，因此激光系统集
成的发展趋势与激光器相一致，系统集成市场容量一般是激光器市场的 3.6 倍左右。全球激
光系统集成收入结构中，CO2 激光系统集成占比约 56%，主要原因是 CO2 激光器系统集
成设备一般为高功率激光切割/焊接设备，是工业激光应用最广泛的领域。
图 66：全球激光器市场及激光系统集成市场规模
资料来源：ILS、安信研究中心
激光切割领域，市场呈周期性滞涨。2008 至 2010 年国内激光切割设备的市场销售收入增长
率始终维持在 20%以上，2011 年开始增速开始下降，2013 年市场规模达到约 33 亿元，增
长率却下降至 5%。这一现象主要由国内制造业整体呈下跌趋势导致，需求激发有限，市场
行情出现周期性滞涨。
国产激光切割设备目前已占优势。以大功率激光切割设备为例，国内市场主要参与者为大族
激光、华工科技、团结激光以及德国通快等。大族激光在大功率切割设备领域国内市占率已
863 884 877
456 444 431
841 960 1085
327 343
366
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2013 2014 2015
CO2激光器 固体激光器 光纤激光器 其他 CO2激光
器, 32%
固体激光
器, 16% 光纤激光
器, 39%
其他, 13%
2310.8 2487 2631 2759
8265 8895
9410 9868
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2012 2013 2014 2015
激光器销量（百万美元） 激光系统集成设备销量（百万美元）
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经超过 30%，装机量位列全国第一，全球第四。
图 67：2009 至 2013 年中国激光切割设备销售情况 图 68：国内大功率激光切割设备市场分布
资料来源：中科战略、安信证券研究中心 资料来源：中科战略、安信证券研究中心
激光打标受消费电子需求拉动效应明显，具有明显“大小年”现象。2014 年大族激光打标
设备实现销售收入约 13 亿元，较 2013 年增长约 67%。我们估计大族激光全国市场占比在
60%左右，则 2014 年全国激光打标设备市场规模超过 20 亿元。激光打标设备“大小年”现
象受苹果等消费电子产品影响较大，2014 年新一代产品发布使得制造商需提前采购生产加
工设备，所以该年度激光打标市场规模较往年有很大提升。
激光焊接暂不能完全替代传统工业领域焊接。传统焊接设备市场空间约 200 亿左右，但
激光焊接暂难以对传统焊接形成替代，据华工法利莱估计，2014 年大功率激光焊接设备
市场空间不到 10 亿元。
激光 3D打印领域，金属 3D打印目前占比较小，增速较快。3D打印技术报告《Wohler’s Report
2015 》显示，2014 年全球 3D 打印产品和服务市场增长了 35.2%，达到 41 亿美元。Wohler’
s Associates 预测 2017 年市场规模会达到 60 亿美元，而 2021 年将达到 110 亿美元。目前
金属 3D 打印占 3D 打印份额较小，但增速更快：用于增材制造的激光器市场，2014 年增长
62%，2015 年预计增长 29%，是所有激光器子行业应用中增长最快的领域。2013 年底，
全球金属打印设备销售翻番并且接近 350 台，全球工业级金属 3D 打印机售价可达 100 万
美元，以此计算全球激光 3D 市场空间已超过 3.5 亿美元。
图 69：3D 打印市场份额 图 70：金属打印设备全球销售数量及增速
资料来源： Wohler’s、安信证券研究中心 资料来源：Wohler’s、安信证券研究中心
4.2. 小功率激光技术：激光测量低成本化 加速无人驾驶到来
LiDAR——Light Detection And Ranging，是利用激光、全球定位系统 GPS 和惯性测量装臵
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
0
5
10
15
20
25
30
35
2009 2010 2011 2012 2013
中国激光切割设备销售收入（亿元） 增长率
大族激光,
34.30%
德国通快,
15.70% 团结激光,
13.00%
华工科技,
9.30%
瑞士百超,
9.30%
苏州领创,
8.30%
其他厂商,
5.60%
楚天奔腾,
4.60%
Stratasys, 55%
3D Systems,
18%
Envisiontec, 11%
其他, 9%
Mcor, 3%
EOS, 2% 太尔时代,
2%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0
50
100
150
200
250
300
350
400
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
数量 增速
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（Inertial Measurement Unit，IMU）三者合一，获得数据并生成精确的数字高程模型（Digital
Elevation Model，DEM）。激光雷达在民用领域主要分为一维激光测距仪、二维激光雷达、
三维激光扫描仪、三维激光雷达等。
表 26：激光雷达在民用领域应用
设备名称 一维激光测距仪 二维激光雷达 三维激光扫描仪 三维激光雷达
主要装臵
激光发射器、激光接收
器、电动传感器、信号
处理系统
激光发射器、激光接
收器、电动传感器、
信号处理系统、高速
电机
激光发射器、激光接
收器、电动传感器、
信号处理系统、高性
能处理器、电机
激光发射器、激光接收
器、电动传感器、信号
处理系统、处理器、高
速电机
主要供货商 博世、徕卡 HokuyoURG、德国
SICK、德国 IBEO
徕卡、FARO、RIEGL、
Ocular 等
Velodyne、Riegl、
Optech、Trimble、
3DLasermapping
扫描范围 /精度 200 米/毫米级 50 米/厘米级 200 米/毫米级 120 米/厘米级
功能 距离测量、定位 轮廓测量、定位、
区域监控 静态三维建模 动态三维建模
应用 河道、航道、电信、工
地测量
城市建筑测量、地形
测绘、安防 城市建模、建筑建模
机器人、无人驾驶、高
精度地图测绘
价格 200-2000 元 7000-70000 元 30 万-100 万元 5 万-60 万元
资料来源：公开资料、安信证券研究中心
三维激光扫描仪可分为固定式、车载和机载。固定式三维激光扫描仪一般用于建筑轮廓扫描、
立面扫描、吊顶扫描、古建修复与教学研究等；车载三维激光扫描仪有的集成了高清相机，
可以将图像和点云数据融合到单一校准的用户直观平台，一般用于道路勘察、三维城市建模、
海岸线巡检、应急救援、铁路行业等；机载三维激光扫描仪安装在飞机底部，一般应用于大
范围海岸带及海岛测量与调查、内陆江河湖泊测量、港口及航道测量、海底地质分类与生态
研究等。
三维激光雷达的低成本化将驱动无人驾驶技术发展。三维激光雷达在无人驾驶系统中有两大
核心作用：1）通过三维建模进行环境感知。激光雷达通过扫描对汽车周围环境进行 3D 建模，
结合算法对比上一帧和下一帧的环境变化从而探测出周围的车辆和行人；2）SLAM 加强定
位。三维激光雷达另一大功能是即时定位与地图构建，将实时得到的地图与高精度地图中特
征物进行对比，可以实现导航并加强车辆的定位精度。
图 71：激光三维扫描适合测量具有复杂形状的注塑件 图 72：三维激光雷达建模示意图
资料来源：谷歌、安信证券研究中心 资料来源：百度、安信证券研究中心
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4.2.1. 激光雷达产业：国内外厂商积极参与
车载激光雷达系统主要由三维激光扫描仪、GPS、IMU、相机和控制平台等组成，系统的主
要成本由激光扫描仪和 GPS/IMU构成，约占总成本的 80%。当前车载激光雷达系统的生产
厂家主要有如下三类：
表 27：车载激光雷达生产厂家分类
种类 代表厂家
自产激光扫描仪，外购GPS/IMU及其他硬件，集成车
载激光雷达 Riegl（奥地利）、Optech（加拿大）
自产 GPS/IMU及软件，外购激光扫描仪集成激光雷达 IGI（德国）、3D laser mapping（英国）、天宝（美国）
集成商，外购激光扫描仪、GPS/IMU Topcon（日本）
资料来源：各厂家官网，安信证券研究中心
图 73：Optech Lynx Cameras 图 74：Riegl VMX-1A三维激光扫描仪
资料来源：Optech、安信证券研究中心 资料来源：Riegl、安信证券研究中心
国内目前也已研发出多个自主激光扫描产品，主要应用于测绘领域。测绘系统厂商主要有广
州中海达、北京北科天绘科技等。此外华达科捷已经研发出 32 线束的三维激光雷达，将与
母公司的巨星科技的 AGV 配合支持使用。中海达生产的 I-Scan 是国内首个三维激光扫描
仪。
表 28：国内激光雷达产业主要参与者
厂商 相关产品
华达科捷（巨星科技控股子公司） 研发 32 线束三维激光雷达，用于AGV
广州中海达卫星导航技术股份有限公司 I-scan 国内首个车载激光扫描仪
北京北科天绘科技有限公司 自主研发 U-Arms 三维激光扫描仪
广州思拓力测绘科技有限公司 X300 三维激光扫描系统
北京星天地信息科技有限公司 LIDAR 三维激光测量系统
资料来源：公司官网、安信证券研究中心
三维激光雷达领域，Velodyne 因其小型化、高精度以及相对廉价的特点，有望成为无人驾
驶激光雷达首选产品。目前，用于无人驾驶的车载激光雷达的主要供应商为 Velodyne、Ibeo。
Google 采用的 Velodyne HDL-64E 通过 64 束的激光束进行垂直范围 26.8 度，水平 360 度
的扫描，每秒能产生 130 万的数据点。其售价 7.5 万美元与动辄几十万美元的测绘类车载三
维激光雷达相比也较为廉价。
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表 29：lbeo 和 Velodyne 产品介绍
激光雷达产品 范围 分辨率 精度
Ibeo Lux Lidar
（四线)
水平视场 85 度，垂直视场
3.2 度，最远探测距离 200
米
水平角分别率 0.125 度；垂
直角分辨率 0.8 度 距离精度：10cm
Velodyne HDL-64
Lidar(64 线）
水平视场 360 度，垂直视
场 26.8 度，探测距离 120
米
水平角分别率 0.09 度；垂
直角分辨率 0.4 度 距离精度：1.5cm
资料来源：公司官网，安信证券研究中心
当前 Google、百度无人车采用的 Velodyne LiDAR 为高精度高端版本，定制成本在 7.5 万美
元左右，Velodyne 公司此外还开发了较低精度、相对便宜的 LiDAR，售价分别为 8 千美元
和 3 万美元。据福特汽车宣传，低端版本量产后成本将被压至 500 美元，低成本的激光雷达
方案有望加速无人驾驶发展，渗透率将大幅提升。我们据此估计，2020 年 500 美元的激光
雷达方案被普遍认可，全球有 1%左右的汽车为无人驾驶汽车或配臵 ADAS 系统，那么激光
雷达的市场总值有望达到 75 亿美元（假设 2020 年全球汽车保有量为 15 亿辆）。
4.2.2. 激光惯导技术：激光陀螺仪
激光陀螺仪的工作原理建立于两束沿着三面镜子排列的激光束基础上。一条顺时针前进，另
外一条逆时针前进。当仪器静止的时候，两条激光束完成一个周期都用了相同的时间。当仪
器旋转时，一条激光束的路径变短，另外一条激光束的路径变长。通过测量两条激光束走完
一个周期所用时间的不同，旋转角速度就可以被测量出来。
图 75：激光陀螺仪构成
资料来源：Wiki、安信证券研究中心
激光陀螺仪（RLG）被广泛运用于捷联式惯性导航系统，捷联式惯性导航系统是在军事航空
航海领域，将惯性测量元件直接装载于飞行器、舰艇、导弹等主体，测量行驶物体的姿态（如
俯仰角、横滚角）、速度、加速度、航向等导航信息，把测量信号变换为导航参数的一种导
航系统。美军著名的“战斧式”巡航导弹采用的就是激光陀螺进行自身姿态定位。
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表 30：激光陀螺仪产业主要参与者
公司 国家 主要产品 用途
Honeywell 霍尼韦尔 美国 GG-132 陀螺仪 HG1700
IMU
潜艇导航、导弹定位、民
航
Litton 利顿 美国 LG-2717、LG-8028 飞机导航、中高精度导航
SAGEM 萨基姆 法国 GLC16、GLS32 直升机、运载火箭捷联惯
导系统
Polyus 极点 俄罗斯 KM-11、TM-12 激光陀螺 飞机导航
NASDA 与 JAE 日本 环形激光陀螺 H-II火箭导航系统
资料来源：各厂家官网、安信证券研究中心
研究机构 Yole Development 估算 2014 年高性能陀螺仪市场总值达到 13.7 亿美元，目前光
学陀螺仪仍然主导着市场，环形激光陀螺仪（RLG）占据了超过 40%的份额；此外该机构预
测高性能陀螺仪市场今后将以 4.4%的年增长率增长，在 2019 年达到 16.9 亿美元。
图 76：2014 年高性能陀螺仪市场构成 图 77：高性能陀螺仪市场增长
资料来源：Yole Development、安信证券研究中心 资料来源：Yole Development、安信证券研究中心
4.3. 红外技术：另一种感知世界的方式
4.3.1. 红外线及其收发方式
红外线（Infrared，简称 IR）是波长在 760 纳米（nm）至 1 毫米（mm）之间的电磁波，根
据波长可以将其进一步划分为：
近红外线（NIR, IR-A DIN）：波长在 0.76－1.4 微米，由于在二氧化硅玻璃中的低衰减
率，通常使用在光纤通信中；
短波长红外线（SWIR, IR-B DIN）：1.4－3 微米，其中 1.53 至 1.56 微米是主导远距离
通信的主要光谱区域；
中波长红外线（MWIR, IR-C DIN）也称为中红外线：波长在 3－8 微米。这一范围的红
外线通常被用于飞机红外归航以及红外线追热导弹技术；
长波长红外线（LWIR, IR-C DIN）：8－15 微米。这一范围是热成像区域，在这个波段
内，感测器不需要其他的外部光源或热源就可以获得热排放量的被动影像；
远红外线（FIR）：15－1,000 微米。这一波长范围的红外线目前主要用于医疗临床试验；
13.7
16.9
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
2014 2019
高性能陀螺仪市场总值（亿美元）
CAGR=4.4%
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图 78： 按波长对电磁波进行划分（单位：微米）
资料来源：Wiki，安信研究中心
按照收发方式可将红外应用分为三类。任何温度高于绝对零度的物体都会有热辐射，且不同
温度的物体辐射出的红外线波长不同，按照红外线的收发方式可将应用分为三类：
被动接收类：利用任何物体（高于绝对零度）均发射红外线、红外线穿透性强的特点，
接收并分析目标红外线的应用。最典型的应用包括红外热像仪、红外测温器、红外探测
仪、红外制导、红外遥感卫星等。此类应用大量应用于电力、医疗、军事、工业、建筑
等行业，是红外应用中占比最多的部分；
主动发射类：利用红外线携带热辐射能量的特点，大量医用远红外理疗仪在此基础上被
开发出来；
主动发射+被动接收类：利用红外线不可见、衍射能力强的特点，通常包含红外发射器
与红外接收器，主动发射红外线并接收反射回来的红外线进行分析。此类应用被广泛运
用于红外报警系统、主动红外夜视仪、红外测距等领域；
表 31：根据收发原理分类的红外应用
示例
产品 FLIR红外成像测温仪 远红外线理疗仪 主动式红外报警器
原理 被动接收 主动发射 主动发射+被动接收
资料来源：Flir，谷歌、安信证券研究中心
4.3.2. 红外技术应用梳理
主流红外应用包括红外热成像、红外探测、红外检测以及红外通信等技术：
红外热成像：通过热成像仪以非接触方式探测被测目标所释放的红外辐射能量，能形成
整个目标的红外辐射分布（即温度分布）图像，以便分析、研究目标物体的结构，探测
其内部缺陷或工作状况，进而进行故障诊断分析等。目前红外热成像仪中应用最多的技
术是微测辐射热计技术（microbolometer）；
红外探测：红外探测技术根据探测器收集到目标发出/反射的红外线来搜索和跟踪红外目
标，确定其空间位臵，并对其运动轨迹进行跟踪。红外探测技术通常与热成像技术相结
合使用；
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红外检测：红外检测一般包括辐射量测量及红外光谱测量，此类检测技术应用广泛，如
基于中红外辐射测量的地面辐射强度计，可用于如全球变暖等的气候变化观察；基于远
红外辐射测量的红外空间望远镜，可用于宇宙天体天文观察；配带红外光谱扫描辐射仪
的气象卫星，可实现对云层等的气象观察分析。在工矿企业中，应用较多的是基于辐射
量测量的红外温度计和基于红外光谱测量的红外分析仪；
红外通信：利用调制后的红外辐射光束传输编码后的数据，再由硅光电二极管将收到的
红外辐射信号转换成电信号，实现近距离通信的一种系统。具有不干扰其它邻近设备的
正常工作，特别适用于人口高密度区域的户内通信的优点。此外，该通信系统还具有低
功耗、低成本、安全可靠的特点。
当前，基于以上红外技术开发的产品被广泛用于门禁报警与控制、照明控制、火灾检测、有
毒有害气体泄漏检测、红外测距、采暖通风等其它综合应用场合。我们认为，随着红外产品
成本压缩，应用领域将进一步扩展，红外市场即将迎来放量。
图 79：红外技术广泛运用于生活的每个角落
资料来源：FLIR、安信证券研究中心
4.3.3. 红外热成像：应用最广泛的红外技术 行业空间巨大
红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将
目标物体（发射和反射的）温度分布图像转换成视频图像的产品，一般包括红外镜头、焦平
面探测器、后续电路、图像处理等部分。
图 80：红外热像仪原理图
资料来源：公开资料，安信证券研究中心
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红外镜头：主要是红外锗镜头（也有硫系镜头等）。锗材料在 1.7 微米~16 微米波段内
具有良好的透射率，特别适合作为红外线的通过的窗口。由锗资源被几大矿业公司所控
制，国内红外锗镜头主要由云南锗业、中锗科技等相关子公司供应；
焦平面探测器：感知目标物体发射/反射的红外线，通过热敏电阻式微辐射热计将光信号
转换为微弱的电信号。焦平面探测器可分为制冷型和非制冷型焦平面探测器；
表 32：制冷型与非制冷型探测器对比
种类 特性 应用领域
制冷型
使用时需要利用特殊的设备冷却至液氮温度（约零下 200 度），需要使
用特殊的非硅基半导体材料。在冷却的环境下，具有极高敏感度高。但
是价格昂贵、体积大、寿命短。
军事、航天等高端领域
非制冷型 使用时不需要制冷设备，随着非制冷焦平面阵列技术发展灵敏度等技术
指标大幅提升。具有低功耗、长寿命、小型便携、低价等特点。
目前主要用于民用领域，正
在替代制冷型
资料来源：Wiki、安信证券研究中心
非制冷红外焦平面探测器由许多 MEMS 微桥结构的像元在焦平面上二维重复排列构成，每
个像元对特定入射角的热辐射进行测量。其工作原理为 a）红外辐射被像元中的红外吸收层
吸收后引起温度变化，进而使非晶硅热敏电阻的阻值变化；b）非晶硅热敏电阻通过 MEMS
绝热微桥支撑在硅衬底上方，并通过支撑结构与制作在硅衬底上的COMS独处电路相连；c）
CMOS 电路将热敏电阻阻值变化转变为差分电流并进行积分放大，经采样后得到红外热图像
中单个像元的灰度值。
图 81：非晶硅红外探测器结构 图 82：非晶硅红外探测器工作原理
资料来源：互联网、安信证券研究中心 资料来源：Wiki、安信证券研究中心
后续电路：将微弱的电信号进行电子学放大和逻辑处理，保证能够准确的地采集到目标
物体温度分布情况；
图像处理和显示模块：通过图像处理软件对上述放大后的输出电信号进行处理，呈现为
目标物体温度分布的可见光图像，并通过液晶屏幕显示。
红外技术最核心部分是焦平面探测器。这是因为，红外公司通常选择外购镜头，而后续电路
与图像处理部分与传统数码相机又有类似之处，所以焦平面探测器成为了红外核心技术，占
到红外热成像仪总成本的 80%以上。焦平面探测器具有较高的技术壁垒，目前主要由美国和
法国厂商垄断，英国、以色列、德国、日本及中国也有少量的生产厂商，且只有美国、法国、
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日本、以色列及中国有能力实现非制冷红外焦平面探测器的量产。由于美、法等国的技术垄
断和出口限制，中国企业无法采用最先进技术，自制的焦平面探测器分辨率制程较为落后。
4.3.4. 红外热成像市场空间何在——军品依旧刚需 民用迎来放量
目前红外热像仪应用主要分为军用与民用两大类，军用领域主要包括夜视、武器瞄具、搜索
跟踪、导航等应用；民用包括车船夜视、安防反恐、消防、制程控制以及监测等应用
研究机构 Maxtech International 数据显示，全球红外市场 2012~2017 年复合增速约 5%，
整体维持稳定增长态势。当前民用市场与军用市场比例大致为 3:7，民用市场占比正逐年提
升，增速高于军用市场。
图 83：全球红外热像仪市场规模超百亿美元 图 84：军民市场规模“七三开” 民用占比逐年提升
资料来源：Max-tech International、安信证券研究中心 资料来源：Max-tech International、安信证券研究中心
军用红外热成像市场：刚需依旧 继续稳步增长
红外热成像设备在军事上依旧是刚需。军用领域的红外热成像系统是红外技术最早的应用领
域，军用红外热像仪可以使用在武器瞄准器、导弹巡航、夜间行驶和飞机起飞、着陆等，对
应下游应用产品有望远镜、瞄准机枪和巡航导弹头。
表 33：红外热成像在军事上具有大量用途
应用产品 功能特点 单价（万元）
单兵 夜视头盔/眼镜，武器瞄具 兼具夜视、自主选择目标、多目标选择、
瞄准点选择等功能 10~20
战车 坦克/装甲车的夜视/瞄准
同时显示红外识别图像、激光测距、十
字瞄准线和弹道计算机计算数据，提高
战场烟幕和夜间环境下的识别能力
100
飞机 监视、导航，红外制导，红外预警系
统，红外导引装臵
飞行用于侦察、监视、导航，兼具昼夜
作战能力和选择目标后的自动跟踪功能 300
舰艇 夜视，观瞄，红外制导，红外预警
可以自动搜索、捕获和跟踪目标，并向
控制台中心计算机提供目标方位和俯仰
海军数据，将导弹识别出来；也可以辅
助舰载导弹发射
200
导弹 红外制导导引装臵 辅助制导 50~100
资料来源：公开资料、安信研究中心整理
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
0
20
40
60
80
100
120
140
160
2012 2013 2014 2015E 2016E 2017E
全球红外热成像市场规模（亿美元） YoY
72% 72% 71% 70% 69% 67%
28% 28% 29% 30% 31% 33%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2012 2013 2014 2015E 2016E 2017E
民用红外市场占比 军用红外市场占比
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图 85：军用红外热像仪领域 图 86：美军红外夜视头盔
资料来源：Yole development、安信证券研究中心 资料来源：谷歌、安信证券研究中心
图 87：不加红外夜视视觉效果 图 88：加入红外夜视效果
资料来源：FLIR、安信证券研究中心 资料来源：FLIR、安信证券研究中心
我国军用红外热像仪普及率尚处较低水平，需求增长在即。在发达国家，红外热像仪已配臵
在陆军、空军、海军等各个军种中，中美单兵真正差距大的配备之一便是夜视设备，目前我
国人均夜战装备量低，红外热像仪是接下来几年我国科技强军的重点方向。从国防总量支出
看，我国国防支出在 GDP 中占比不到 2%、在财政支出中占比低于 6%，总量不到美国的三
分之一，接下来我们在军队人员数量230万人的基础上对我国军用红外热成像市场进行估算：
表 34：中国军用红外热成像市场空间估算
兵种 价格
（万元） 数量 总计（亿元） 说明
单兵 10 23 万 230 10%的部队装备红外热像仪，每套 10 万
元（目前 20-50 万）
战机 300 2000 架 60 多款新机将列装服役，红外需求较大
舰艇 200 100 艘 2 保守估计取 100 艘
战车 100 10000 辆 100 坦克、装甲车需求较大
2015-2020
合计 392
平均每年 65.3
资料来源：公开资料、安信证券研究中心测算
初步估算下来，我国军用红外热成像市场远景空间可达 392 亿元，潜在需求量接近 25 万台，
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将成为红外市场增长利基。
图 89：中国军用红外热成像需求支撑红外市场稳定增长
资料来源：Max-tech International、安信证券研究中心
民用红外热成像市场：成本下降推动需求，民用市场放量在即
为什么说民用市场将要放量，我们认为，汽车、智能终端应用以及监控应用将成为民用市场
快速增长的三大驱动因素。民用红外热像仪市场主要由 4 个商用领域驱动，分别是：汽车、
监视器、低端热录像仪市场和智能手机中的红外成像功能。而在这些应用市场尚未真正启动
的最根本障碍是成本。未来随着材料成本国产化后降低 50%以上，我们认为民用应用市场将
快速增长。其中汽车用夜视安全驾驶应用和智能手机红外传感器将成为最快增长领域。
表 35：红外热像仪在民用领域的应用
应用领域 主要用途 示例
汽车驾驶
显示红外热像，为驾驶员提供前方路况的辅助观测息，进
而规避雾霾，烟尘，暴雨、黑暗等道路交通安全隐患。除
了辅助夜视之外，有些车辆还具有生物识别功能和入侵报
警功能。
奔驰红外夜视系
统
智能终端 可以配备在智能终端上，红外热像仪实时监测用户的健康
情况和体温，也能进行红外摄像
配备 FLIR One的
iPhone
建筑行业 发现建筑的有缺陷、损伤，如分层、空鼓、脱粘、积水等
异常现象 建筑应用
消防
1、探测消防重点区域是否存在隐火火种并对其准确定位，
有效预防火灾
2、确定火场逃生路线、优化灭火方案、快速部署灭火力
量，提高灭火效率
穿透火场烟雾成
像
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2012 2013 2014 2015E 2016E 2017E
军用红外热成像市场（亿美元） YoY
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制程控制
通过红外热反应，探查受检物质经自然氧化作用的放热，
进而计算该物质的损耗程度。主要用于检测金属氧化以及
食品是否变质等
红外热像仪用于
食品领域
安防监控
夜间和可视程度较低的情况下，红外设备是安防的重要辅
助方式，对社区、仓库、重点部门等安全敏感区域实施夜
间红外成像监控，降低虚警率
发现可疑人员
资料来源：公开资料、安信证券研究中心
汽车装备红外热像仪将成为潮流。夜间行车，汽车灯光的照射范围和明亮度都有限，此外还
面临远光灯滥用，对于驾驶者来说相当危险。能见度差的雨雾天气的时候，驾车的危险系数
也会增加。因此各大车厂纷纷研发在低能见度中看清前方的技术，红外则是其中最优秀的一
种。
目前的趋势是，被动式远红外系统(红外热像仪)有望逐步替代主动式近红外系统。当前车载
夜视仪分为微光夜视、主动式近红外和被动式远红外三类系统，其中微光夜视系统在完全黑
暗或对头车辆大灯照射时会完全失效，因此少有汽车厂商使用。当前主流车载夜视技术分为
主动式近红外系统和被动式远红外系统。两者的主要区别在于成像原理和所使用的红外线传
感器不同。
表 36：主动式近红外夜视仪和被动式远红外夜视仪对比
主动式 被动式
红外波段 近红外波段 远红外波段
成像原理 主动发出近红外光束，遇障碍物反射回来成
像
热成像，本身不发射任何能量而只被动接收
来自环境的红外辐射
红外传感器 光电传感器 红外热像仪
探测距离 <100m 100~300m
探测移动物体能力 弱 强
对抗大灯照射 受影响 完全屏蔽
高速行驶下性能 较差 正常
寿命 20000 小时 6000~8000 小时
价格 3000~7000 10000~25000
资料来源：Autoliv、保千里、安信证券研究中心
综合来看，被动式夜视技术探测更加精准、测距更远、适用环境更多，是车载夜视仪的理想
技术。目前受成本较高的影响，被动式热像仪当前主要在高端车型上应用。当前的车载夜视
系统中，高端车型除奔驰与雷克萨斯外，一般采用的都是被动式夜视仪，其中雷克萨斯目前
已因主动式夜视仪效果不理想而放弃加装，我们判断被动式热像仪未来有望成为高端车型的
标配。
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表 37：目前采用红外夜视技术的车型举例
车型 红外夜视仪类型 供应商
通用（凯迪拉克赛威 /别克君越） 鹰眼被动型 Raytheon, Visteon
福特 被动型 Raytheon, Visteon
宝马（5~7 系） 被动型 FLIR, Autoliv
奥迪（A6/A7/A8） 被动型 FLIR, Autoliv
劳斯莱斯 被动型 FLIR, Autoliv
奔驰（S 级） Night View Assist Plus 主动型 Bosch
比亚迪思锐 主动型 HUD夜视系统 保千里
丰田（陆巡 /皇冠 /雷克萨斯） Night View
主动红外夜视系统 ——
资料来源：Autoliv、保千里、安信证券研究中心
图 90：红外技术是汽车安全系统的关键组成 图 91：红外热成像探测距离较远
资料来源：保千里、安信证券研究中心 资料来源：保千里、安信证券研究中心
民用热像仪目前第一大应用市场是汽车市场，汽车市场的增长的最大障碍就是成本而非技术，
随着探测器国产化后将实现快速增长。我们可以预测到未来乘用车中红外成像的渗透率将提
高，从高档车向低档车普及，这一市场增长率增长率将高于 30%。2015 年中国约 2100 万
辆乘用车下线，按此 10%计算，目前产品价格在 5000 元左右，则该产品每年的市场规模可
超 100 亿元，如若产品价格继续下降一半，我们认为渗透率将提高至 25%以上，市场规模
可以达到 130 亿元，超过了当前民用红外热像仪市场的两倍！
向智能终端的拓展将成为红外热像仪市场快速成长的另一驱动因素。红外热像仪配合智能终
端能够实时监测用户的健康情况和体温，按照未来每年 1000 万台可穿戴式设备，30%的渗
透率和每年 10 亿部智能手机，5%的渗透率，而最终消费电子红外热像仪价格可以下降到
10 美金，则可对应的市场达到 50 亿元。智能手机市场每年拥有 10 亿部以上的出货量，智
能终端的大尺寸屏幕升级更适合红外热像的成像，而各项健康医疗和智能传感需求也让红外
热像仪成为智能手表等未来创新点。
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表 38：智能终端红外热成像产品（部分）
发布时间 产品 图示 厂商 价格 红外探测器 2
供应商 分辨率
2014.3 Therm App
Opgal $939 Ulis QVGA
2014.6 FLIR One 1
FLIR $249 FLIR 80x60
2014.9 Seek Thermal
Seek Thermal
$249 Raytheon 206x156
2015.Q3 FLIR One 2
FLIR —— FLIR 160x120
2016 Thermal expert
L-3 <$500 L-3 QVGA
资料来源：Yole Development、安信证券研究中心
图 92：智能手机红外成像产业链
资料来源：Yole Development、安信证券研究中心
民用市场规模方面，Yole development 预测未来五年热像仪市场将主要受民用市场驱动，保
持 23%以上的复合增长率（军、民市场加权 23%，民用市场超过 23%），达到 110 万台以上
的出货量，按照目前 1 万元均价计算，市场空间将达到百亿元以上。未来随着成本下降应用
在智能终端上，出货量将远超过 100 万台。
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图 93：非制冷类红外热像仪的出货量复合增长率 23% 图 94：民用市场对于成本下降要求更加迫切
资料来源：Yole development、安信证券研究中心 资料来源：FLIR、安信证券研究中心
成本下降从何而来——技术创新！
在红外成像领域，技术创新是导致价格显著下降的关键因素。过去几年中，主流厂商都在热
成像核心技术方面进行创新，包括 FLIR、ULIS （与 Sofradir EC 合作）、BAE、Heimann/Bosch
和 Seek Thermal（基于 Raytheon 传感器），技术创新主要集中在红外探测器：
图 95：红外技术创新路线图
资料来源：Flir、安信证券研究中心
红外探测器及热像仪有以下几个创新趋势：
第一个主要趋势是减小传感器芯片尺寸来降低芯片成本和光学成本。因此，缩小像素间
距的“竞赛”正在各厂商之间上演。BAE 公司率先推出了 12 微米像素架构。所有的关
键厂商都在研发 12 微米像素技术，6 微米也已经纳入了产品路线图；
第二个主要趋势是成像和光学器件都转向晶圆级制造，最大限度地发挥大批量生产优势，
提高规模化效益。FLIR、Raytheon 和 Bosch 使用晶圆级封装（WLP），FLIR 还使用晶
圆级光学镜头（WLO），实现晶圆级封装有望使器件成本下降 50%；
第三个主要趋势是市场需要低成本、低分辨率的传感器。低成本的技术，如铁电、热二
极管或热电偶，在市场上越来越多地获得应用。例如，2012 年 Irisys/Fluke 的热释电技
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术，2014 年 Bosch/Heimann 的热二极管技术。FLIR 和 ULIS 用低分辨率的微测辐射热
计（Microbolometer），比竞争对手的灵敏度更高；
第四个主要趋势是核心电子器件集成：现在核心电子器件还是集成在PCB板上。而 FLIR
的红外传感器件 Lepton 采用 ASIC 芯片，显著减小了尺寸。随着出货量的增加，其它厂
商也会采用这种方式和 3D 封装技术；
技术创新带来的成本下降将拉动红外热成像设备在各个领域的需求，同时红外探测器在热成
像、消防、监控、夜视、家庭自动化、温度感测等领域的需求也将被带动起来，全球红外探
测器市场有望实现稳定增长，Yole Development 预计 2020 年，整个红外探测器市场规模将
达到 5 亿美元。
图 96：红外探测器市场有望稳步增长
资料来源：Yole Development、安信证券研究中心
4.3.5. 脸部识别&虹膜识别：红外技术在生物识别中或将大放异彩
从指纹识别到虹膜识别，生物识别被更多的消费电子厂商采用，虹膜和脸部识别都是光学的
应用。根据前瞻产业研究院统计，2007 年至 2013 年六年期间，生物识别技术的全球市场
规模年均增速为 21.7%，这在全球大部分行业增长率不到 5%的对比下实属罕见。2015 年
生物识别技术全球市场规模将达到 130 亿美元，2020 年将达到 250 亿美元，5 年内年均增
速约 14%。自 2015 年到 2020 年，各细分行业市场规模增幅分别为：指纹 (73.3%) 、语音
(100%) 、人脸 (166.6%) 、虹膜 (100%) 、其他 (140%) 。众多生物识别技术中人脸识别
在增幅上居于首位，预计到 2020 年人脸识别技术市场规模将上升至 24 亿美元。我们预计
在智能终端渗透脸部识别的情况下，市场规模可能大超预期。
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图 97：全球生物识别行业市场规模（亿美元） 图 98：全球生物识别细分行业市场占比
资料来源：前瞻产业研究院、安信证券研究中心 资料来源：前瞻产业研究院、安信证券研究中心
人脸识别主要分为人脸检测和人脸比对两部分。其工作流程为：
1. 图像采集：通过采集传感器(如摄像头)采集人脸图像；
2. 人脸定位及提取：然后对采集到的数据进行处理，去除采集数据中的噪声和环境因素，
抽取样本中能够表征个人身份的特征信息；
3. 特征对比：再把这些特征信息与数据库中已有的信息进行对比；
4. 输出结果：最后根据比对的相似程度来判断是否匹配。
图 99：人脸识别发展历程 图 100：人脸识别流程
资料来源：互联网、安信证券研究中心整理 资料来源：百度、安信证券研究中心
目前人脸识别市场的解决方案主要包括：2D识别、3D识别、热感识别，目前市场上主流的
识别方案是采用摄像头的 2D方案。2D 脸部识别是基于平面图像的识别方法，但由于人的脸
部并非平坦，因此 2D 识别在将 3D 人脸信息平面化投影的过程中存在特征信息损失。3D 识
别使用三维人脸立体建模方法，可最大程度保留有效信息。因此 3D 人脸识别技术的算法比
2D 算法更合理并拥有更高精度。热传感识别技术使用一个三层的 BP（back-propagation）
前馈神经网作为分类器，在使用热感信息的同时使用不会被发型、呼吸等环境因素影响的关
键脸部几何信息，如鼻梁角度、脸颊面积等，以增强识别精度。
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生物识别 指纹识别 语音识别 人脸识别 虹膜识别 其他
2015 2020
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表 39：3D与 2D脸部识别的结果对比 图 101：脸部识别创新的热感识别模式
3D 2D
FRA（错误接收率：系统接受错误对象概率） 0.047% 0.120%
FRR（错误拒绝率：系统拒绝真实对象概率） 0.103% 9.790%
姿态变化后识别率 100.00% 23.00%
头发遮挡后识别率 87.00% 50.00%
头部遮挡（帽子、头盔）后之别率 95.00% <5.00%
弱光环境识别率 100% 0.00%
资料来源：新加坡出入境管理局、安信证券研究中心 资料来源：Infrared Physics & Technology 61 (2013)、安信证券研究中心
传统的脸部识别技术主要基于可见光图像的脸部识别，但这种方式有着难以克服的缺陷，近
红外脸部识别系统能够彻底解决环境光照影响问题。传统可将识别在环境光照发生变化时，
识别效果会急剧下降，无法满足实际系统的需要。比如，拍照时遇到侧光时出现的“阴阳脸”
现象，就可能无法正确识别。解决光照问题的方案有三维图像人脸识别，和热成像人脸识别。
但目前这两种技术还远不成熟，识别效果不尽人意。基于近红外图像的人脸识别核心技术和
系统，在不同光线条件下，能够拍摄不受环境光照变化影响的近红外人脸图像，加上领先的
算法，能够取得很高的识别率。
图 102：不受环境光影响的近红外人脸图像
资料来源：万方、安信证券研究中心
近红外人脸识别包括两部分：主动近红外人脸成像设备和相应的光照无关人脸识别算法。使
用强度高于环境光线的主动近红外光源成像，配合相应波段的光学滤片，可以得到环境无关
的人脸图像，人脸图像只会随着人与摄像头的距离变化而单调变化。在此图像上采用一些特
定的特征提取方式，如：局部二元模式（Local Binary Pattern，LBP）特征，可以进一步消
除图像的单调变化，得到完全光照无关的特征表达。近年来，近红外人脸识别在实际生活中
已经有了诸多应用，如：“深圳－香港生物护照自助通关系统”，“澳门－珠海生物护照自助通
关系统”，“北京机场 T3 航站楼自助通关系统”等，均取得了很好的效果。
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图 103：脸部识别采集示意图 图 104：深圳出入境自助通关系统采用近红外脸部识别
资料来源：兆九光电、安信证券研究中心 资料来源：谷歌、安信证券研究中心
主动近红外人脸成像设备能为人脸识别提供不受环境光影响的、高质量的人脸图像，所谓的
高质量包括：图像亮度合适、均匀、对比度合适、不存在过度曝光等。主动近红外人脸成像
设备一般包括如下单元：
在相应波段强度高于环境光的主动近红外光源，一般为高功率 850nm 和 940nm 红外 LED；
能够接收近红外光的摄像头，通常为 CCD 图像传感器。CCD 具有体积小、重量轻、失真度
小、功耗低、可低压驱动、抗冲击、抗振动、抗电磁干扰强的优点，因此被广泛应用于各种
图像采集系统。在人脸识别系统中的 CCD 基本上是硅衬底的，其光谱响应范围为
400nm~1100nm，该范围也就是窄带滤光片要考虑的光谱范围；
窄带滤光片，臵于摄像头镜头外，允许近红外光通过的同时过滤环境光。主要用来隔离干扰
光，透过信号光，充分突显有用信息，减小干扰信息，为后续的图像处理和识别奠定基础。
技术上红外 LED 窄带滤光片有望成为核心因素。目前有些方案采用隔离可见光透过红外光
的红外玻璃作为滤光片，然而普通的红外玻璃只是隔离了可见光和紫外光，并没有隔离干扰
光中处于红外波段的部分。因此想得到良好的抗干扰效果，必须采用窄带滤光片。
图 105：普通吸收型颜色滤光片与窄带滤光片曲线比较 图 106：850nm LED 的光谱分布
资料来源：兆九光电、安信证券研究中心 资料来源：兆九光电、安信证券研究中心
窄带滤光片的选取需要考虑多个光学指标，包括带宽、中心波长、截止波长、截止深度、峰
值透过率、产品厚度等等。从近期摄像头与 AR的发展看，国内的光学公司成为主力供应商，
反应国内的光学实力足够消费电子及特殊显示的需求，窄带滤光模组预计国际大客户仍会采
用国内供应商。
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表 40：窄带滤光片的选取
光学指标 选取考虑
带宽
要根据所处的环境及采用的光源共同决定，太窄的带宽使滤光片的有效使用角度
变得很小，有可能导致所拍的图像中间亮边缘暗的现象。一般而言 850nm窄带
滤光片选择 30nm带宽或 20nm带宽。
中心波长
考虑入射角度效应与 LED发热问题，当窄带滤光片在遇到带角度的光线入射时，
窄带滤光片的中心波长将向短波方向移动，当 LED温度升高时，LED的中心波
长将向长波方向移动。
截止范围
窄带滤光片的截止范围主要是根据接收器本身的响应范围和接收器所处环境中
的干扰源波长范围决定的。接收器 CCD的响应范围为 400~1100nm。在人脸识
别场合，干扰源主要是漫反射或散射的太阳光和周边的人造光源，跨越的波长范
围很广，从紫外一直延伸到近红外。综合这两者原因，人脸识别用的窄带滤光片
的截止范围可以确定为 400~1100nm。
截止深度 理论上讲，在截止范围内的透过率越低越好，但考虑到制作成本和实际需要，截
止深度要选择在合理的数值，一般而言小于 1%时效果已能达标。
峰值透过率
要提高抗干扰能力需要进一步增加 LED光的入射强度，使信号光的强度比干扰光
的强度大数倍以上，此时CCD接收器的响应很容易饱和使图像失真，这时需要
窄带滤光片在滤除截止区域的干扰光的同时，对信号光波段要起到一定的衰减作
用。一般取 40%~60%。
滤光片厚度
一般来讲滤光片不是放在CCD传感器前方而是放在镜头前方，要想把滤光片臵
于摄像头之内，要求滤光片的厚度很薄，经过实践用 0.55mm或 0.7mm厚的滤
光片是合适的。
资料来源：互联网、安信证券研究中心
图 107：一款典型 850窄带滤光片产品及其曲线图
资料来源：纳红光电、安信证券研究中心
虹膜识别在技术上与近红外人脸识别有相似之处。以最近发布的三星 note7 为例，其虹膜识
别主要由两部分构成：一个红外 LED 和一个红外摄像头。进行虹膜识别时，红外 LED 发射
红外线至眼球，经反射后由红外摄像头捕捉接收，之后再由后端算法进行处理、特征提取和
识别。
为什么采用红外光进行虹膜扫描？主要因为红外线要比普通可见光扫描得更加精确，能够采
集到的虹膜纹理更加清晰。最重要的是红外线扫描可以在黑暗的环境中工作，理论上还能够
记录带着普通眼镜/墨镜/隐形眼镜用户的虹膜。
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图 108：虹膜采集示意图 图 109：虹膜识别流程
资料来源：半导体行业观察、安信证券研究中心 资料来源：天诚盛业、安信证券研究中心
虹膜定位：是整个虹膜识别过程中最重要的环节，虹膜定位就是准确的确定虹膜的内边界和
外边界，保证每次进行特征提取的虹膜区域不存在较大偏差，定位的速度和准确性决定了整
个虹膜系统是否实用可行。
虹膜归一化：在获取虹膜图像的过程中，受焦距、人眼大小、眼睛的平移和旋转以及瞳孔的
收缩等因素的影响，所得到的虹膜图像不仅大小不同而且存在旋转、平移等现象。为便于比
较，一般虹膜识别系统都要对虹膜进行归一化处理，其目的是将每幅原始图像调整到相同的
尺寸和对应的位臵，从而消除平移、缩放和旋转对虹膜识别的影响。
虹膜图像增强：采集设备自身的原因使得虹膜图像光照不均匀，一般通过直方图均衡化处理。
采集过程中还存在各种噪声的干扰，通常通过同态滤波去除由于反光等噪声干扰。图像增强
的目的就是减小光照不均、各种噪声等因素对虹膜识别系统的识别性能的影响。
虹膜特征提取及编码：依靠相应的算法对虹膜图像中独特的细节特征进行提取，并采取适当
的特征记录方法，以此构成虹膜编码，最后形成特征模板或者模式模型，这一环节的结果直
接关系到虹膜识别的准确率。
匹配与识别：虹膜识别是一个典型的模式匹配问题，即将采集图像的特征与数据库中的虹膜
图像特征模板进行比对，判断两个虹膜是否属于同一类。模式匹配算法一般与特征提取算法
有关，主要的匹配方法有汉明距离和欧氏距离。
4.3.6. 红外市场的主要参与者及市场
目前整个红外市场具有参与厂商少，规模化生产后毛利率较高的特点：
1）红外市场参与厂商并不多。目前只有美国、法国、日本、以色列及中国有能力实现非制
冷红外焦平面探测器的量产，因此红 外市场参与厂商并不多，全球市场上主要有 FLIR、
FLUKE、ULIS、NEC、雷神、洛克希德马丁、波音、BAe 等；国内市场上主要有大立科技、
高德红外、广州飒特等；
2）具有规模化生产的参与者具有很高的毛利率。在全球市场上营收占比较高的红外热像仪
领导厂商 FLIR 毛利率基本维持在 50%左右，而国内领先企业大立科技和高德红外毛利率也
可以维持在 45%~50%。
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图 110：红外市场主要参与厂商
资料来源：红外博览会、安信证券研究中心
图 111：红外热像仪民用市场份额 图 112：红外厂商毛利率在 50%左右
资料来源：Max-tech International、安信证券研究中心 资料来源：Wind、安信证券研究中心
5. 投资建议
这是我们《光学革命》系列的第一篇，我们将在之后陆续推出其他报告，敬请期待。
在未来的五年，我们长期看好光学企业的发展，光学相关产业市场空间大、利润率高、技术
壁垒护城河强，产业投资机会将不断涌现！
表 41：上市光学相关公司
领域 公司 业务
微投 AR等组件
水晶光电 透镜棱镜、滤光片、AR、微投、Hud 等
福晶科技 激光晶体、透镜棱镜、滤光片、AR等
联创电子 镜头、AR、TP等
长江通信 激光投影设备激光光源，光纤业务、Lcos 技术
利达光电 减反射膜、透镜等
摄像头
欧菲光 摄像头模组，触摸屏
歌尔股份 摄像头模组
合力泰 摄像头模组，触摸屏
大华股份 安防摄像头
海康威视 安防摄像头
激光加工
大族激光 激光器，激光系统集成设备
华工科技 激光器，激光系统集成设备
正业科技 激光检测系统，激光加工
光韵达 3D打印，激光加工
金运激光 中小功率激光器，激光设备
大恒科技 紫外激光加工设备，激光打标机
红外热成像 大立科技 非制冷焦平面探测器，红外热像仪
FLIR 36%
L-3 8%
FLUKE 7%
ULIS 4%
MSA 3%
NEC 3%
ISG 3%
BULLARD 3%
KOLLSMAN
3%
TELEDYNE
SCIENTIFIC
2%
其他
28%
40%
45%
50%
55%
60%
65%
2011 2012 2013 2014 2015
高德红外 大立科技 FLIR
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高德红外 各类军用及民用红外热像仪
康拓红外 红外检测
久之洋 红外热像仪、激光测距仪等
屏幕显示
京东方 A AMOLED面板
深天马 A AMOLED面板
深纺织 A 偏光片
中颖电子 OLED显示屏驱动芯片
光学薄膜 康得新 背光模组用光学膜，3D膜，匀光膜
紫外 LED
三安光电 LED芯片设计
鸿利光电 LED封装模组
国星光电 LED封装模组
聚飞光电 照明背光 LED器件
资料来源：Wind、安信证券研究中心
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行业评级体系
收益评级： 领先大市 — 未来 6 个月的投资收益率领先沪深 300 指数 10%以上；
同步大市 — 未来 6 个月的投资收益率与沪深 300 指数的变动幅度相差-10%至 10%；
落后大市 — 未来 6 个月的投资收益率落后沪深 300 指数 10%以上；
风险评级： A — 正常风险，未来 6 个月投资收益率的波动小于等于沪深 300 指数波动；
B — 较高风险，未来 6 个月投资收益率的波动大于沪深 300 指数波动；
Table_Aut hor Statement 分析师声明
赵晓光、郑震湘声明，本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，勤
勉尽责、诚实守信。本人对本报告的内容和观点负责，保证信息来源合法合规、研究方
法专业审慎、研究观点独立公正、分析结论具有合理依据，特此声明。
本公司具备证券投资咨询业务资格的说明
安信证券股份有限公司（以下简称“本公司”）经中国证券监督管理委员会核准，取得
证券投资咨询业务许可。本公司及其投资咨询人员可以为证券投资人或客户提供证券投
资分析、预测或者建议等直接或间接的有偿咨询服务。发布证券研究报告，是证券投资
咨询业务的一种基本形式，本公司可以对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相
关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研究报告，
并向本公司的客户发布。
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