2022年永新光学研究报告 激光雷达重新定义光学元件技术壁垒

1、激光雷达重新定义光学元件技术壁垒，公司长短期优势兼具

1.1、镀膜让光学走向精密光学，技术壁垒被忽视

激光雷达中的光学元件主要包括视窗、转镜、准直镜、MEMS光路扩散系统、透镜、 棱镜、滤光片等。我们认为激光雷达中光学元件的技术壁垒被低估，且光学元件作为不同 技术方案的通用配置，将受益于激光雷达渗透的各个阶段，是兼具高壁垒与确定性的细分潜力赛道。

激光雷达的特殊原理拓展了光学元件先前需要承担的责任边界，镀膜的技术核心地位 进一步得到强化。光学元件需要通过各类镀膜技术完成不同的功能，技术难度体现在膜系 设计、光路理解、种类覆盖、温度控制、材料选择、资本投入等多个层面，镀膜并非简单 的标准化流程，而是难以切入的高壁垒环节。 镀膜以蒸发沉积、磁控溅射等方式将氧化物或金属等材料均匀覆盖在光学元件表层， 令光学元件具备增透、抗干扰等特定功能。镀膜技术的演进是光学元件性能提升以及场景 拓展的起点，是令光学走向精密化的技术核心。

激光雷达中的光学元件需要通过镀膜来满足多方面要求： （1）激光透过率的要求：激光雷达通过激光器发出激光，并经由各类光学元件传输、 扩散后将激光打到物体上，要求光学元件通过镀 AR 增透膜来满足高透过特性，否则激光 传输将产生很大光损，直接影响最终的探测效果。AR 增透膜是光学元件中最基础、最通用的镀膜技术。增透膜利用了光的干涉原理， 通过控制薄膜的厚度和折射率来实现光线的增透，在激光传输中起到至关重要的基础性功 用。出于准直、放大等光线处理要求，多次传输是激光雷达光路的普遍特性，因此低透光 率的缺陷会在光路中被一层层放大，成倍影响最终打到物体上的激光效能。

增透膜的技术难度主要体现在：对膜材的特定折射率要求和现实中膜材固有物理特性 并不完全匹配。增透膜对薄膜厚度和折射率的要求被特定的物理公式限定，但现实的薄膜 材料折射率由自身属性固定，二者只能近似，无法完全匹配。理论上，最理想的透过率要求膜材的折射率等于空气折射率和元件折射率乘积的算数 平方根。举例来看，一般空气折射率在 1.0 左右，玻璃折射率在 1.5-1.7 左右，对应折算出 理想膜材的折射率在 1.224/1.304 左右，但实际中并没有精准贴合理论要求的镀膜材料，这 就要求光学企业通过合理的材料选择（同时还需考虑材料成本、机械稳定性等因素）、多层 膜制备等技术手段来无限接近 100%透过率的理想目标。

（2）特定波长透过的要求：目前主流的雷达激光波长分为 905nm/1550nm 两类，光学 元件需要依据干涉原理来满足分光特性，过滤其他杂散光并保障特定波长激光顺利透过。 激光在膜材上表面和下表面的反射光相位差为 180 度。依据光学原理推导后要求薄膜 厚度为特定透射光波长的四分之一奇数倍。这对于薄膜制备精度有着极高要求。

（3）车规环境下的多层膜系制备要求：视窗作为激光雷达最外部的光学元件，需具备 一定的主动抗干扰能力，以保障恶劣天气的性能稳定性，这就需要视窗同时镀有疏水膜、 增透膜、除雾膜等多种膜系。 不同膜系在制备过程中存在彼此制约可能。视窗加热除雾功能一般通过镀 ITO 导电膜 通电加热来实现，但制备温度一般在 300 摄氏度以上，容易对其他膜层造成损坏。而将 ITO 导电膜镀在视窗内部又容易导致加热速度慢、内部产生热辐射等问题。因此，视窗对 镀膜的工艺有着极高的要求，价值量也更高。

1.2、镀膜技术决定性能精度，光路设计与元件制备影响布局广度

如果说镀膜技术决定了光学元件的性能精度，光路设计和精密制造能力则影响着公司 的产品布局广度。MEMS 方案、转镜方案对于光学元件的技术要求各有侧重，拥有全方位 光学能力的企业具备更强的市场适应能力，能更好满足不同客户的需求。 MEMS 方案：光路放大系统要求深厚的光路理解和设计能力。MEMS 振镜通过摆动来 扩散激光，但受制于机械振动的损耗控制要求，MEMS 振镜的振幅一般在 25 度左右，需要 搭配光路扩散系统对出射激光进行放大，来满足对物体的覆盖要求。

转镜方案：复杂形状让面型精度成为关键。转镜方案通过多面体转镜的旋转来扩散出 射激光，涉及多个镜片表面的相互胶合，其相邻界面处的平整程度会对光束反射效率造成 影响。因此，转镜对于元件的制备精度要求更高。

1.3、精度广度两手抓，公司长短期优势清晰

1.3.1、短期看绑定：公司镀膜技术积淀深厚，各类光学元件均有布局

镀膜是光学元件制备的通用技术，公司在显微镜、滤光片等领域的多年积淀助力公司 在镀膜领域与其他公司拉开身位。公司掌握 AR 增透、视窗外部加热、多层膜系融合等多 种镀膜技术，特定波长透光率可达 99.75%，技术优势显著。依托优异镀膜及精密制造技术，公司各类光学元件均有布局。除视窗、转镜、透镜等 元件外，公司在转镜、MEMS 放大光路系统中亦有布局，产品矩阵完善，一体化能力强。 公司采用的多面体组装式转镜方案在面型精度、表面粗糙度及相邻表面夹角等参数上均处 于领先，设计的 MEMS 光路放大系统可将 MEMS 振镜扫描角度扩大约 3.75 倍，从 25 度 扩散到 90 度左右，提高扫描广度。

精度+广度双线发力助力公司绑定优质客户，业绩转换能力强。公司激光雷达光学元件 的主要客户包括禾赛科技、图达通、Innoviz 等多家主流厂商，2022 年以来公司客户群体已 有多款激光雷达上车落地，其中禾赛科技激光雷达月交付量已经突破万套。我们认为激光 雷达光学元件企业的短期壁垒在于以技术为基底的客户绑定能力，这决定了公司业绩是否 能够真实转化。

1.3.2、长期看降本：新建产能志在长远，成本控制能力有望逐步体现

光学元件作为产业链上游，未来激光雷达整机成本下探或将向上游传导降本压力，长 期看具备一定成本控制能力的企业将具备长期优势。我们认为激光雷达光学元件成本下探 主要由量产和技术两个层面推动，其中滤光片、透镜等元件技术已相对成熟，ASP 较低， 主要依托量产降本逻辑；视窗等元件技术相对复杂，ASP 较高，存在一定的技术层面降本 空间。

公司在量产层面和技术层面均具备一定降本能力，项目扩产与技术升级并行提前培育 竞争优势： 在量产层面，公司积极增设激光雷达光学元件产能，提前做好储备。据公司公告， 2022 年 3 月，公司计划投资约 7032 万元用于激光雷达光学元组件项目的投资建设，预估 于 2023 年 12 月底达产。同时，公司拟投资不超过 7 亿元新建精密光学元组件和医疗光学 设备项目，进一步拓展激光雷达光学元件产能，预估 2025 年 8 月前竣工。2021 年公司公告 显示其全年已经获得十余个激光雷达项目定点，未来随产能和定点项目逐步释放，公司相 关业务有望迎来快速增长。 在技术层面，公司利用自身专利技术可将视窗成本降至传统方案的 40-50%，未来随着 激光雷达起量，公司成本控制能力带来的竞争优势有望进一步显现，筑牢公司产业地位。

2、融合发展大势所趋，激光雷达放量基础日益完备

2.1、纯视觉方案尚不具备复刻基础，协同放量将是主流

目前业内对于智能驾驶光学方案的最终形态持有争议，基于功能定位差异和安全冗余 要求，我们认为视觉和雷达彼此融合、协同放量将是主流模式。功能定位差异：视觉方案通过被动接收光线形成 2D 图像，结合识别检测算法来做出 判断，侧重于识别，对于算法及数据的要求相对更高；雷达方案通过出动发出光线形成 3D 点云图像，侧重于探测、测距。 安全冗余要求：视觉方案受制于光线场景的要求，在一些特殊场景下存在失效风险， 如隧道场景、黑暗场景等；随智能驾驶层级提升，责任划分从人向车逐步转移，安全成为 重中之重，融合方案带来的安全冗余优势将进一步显现。

目前以特斯拉为代表的车企主张“纯视觉方案”，摒弃激光雷达，但我们认为这源自 特斯拉自身强大的生态布局，并不具备复刻基础。特斯拉的纯视觉路线基于其从数据采集 到模型训练、从算法开发到硬件配套的生态闭环，我们认为其技术壁垒不只在于特殊算法 原理，也在于其催生的数据采集和训练能力。而特斯拉数据采集及训练先发优势明显，其 通过影子模式、Dojo 超算方案等技术已获得大量数据积淀， 类似于一种“隐形专利”。特斯拉通过特有的 Occupancy Network 算法来实现摄像头信息从 2D 到 3D 的转换。 Occupancy Network 将三维空间以体素 voxel 进行划分，并以“是否被物体占据”为标准对 每个体素进行二分类， 从而获取物体的丰富语义来作为构建 3D 信息的基础。

依托算法来帮助摄像头从 2D 跨越到 3D 需要强大的数据处理能力作为配套。算法主导 的模式对于数据采集和算力提出了更高要求，特斯拉通过自建 Dojo 超算中心进行数据标注 和模型训练，也带来了一定附加成本。在 2022 年 10 月的特斯拉 AI Day 上，特斯拉表明其 旗下的 3 个超算中心总计使用 1.4 万颗 GPU 来对纯视觉方案进行运算处理，其中 4000 颗 用于数据标注，1 万颗用于模型训练。

除了特斯拉的特殊算法外，当下较为主流的视觉 3D 算法主要包括基于双目摄像头的 伪激光雷达 Pseudo-LiDAR++方案、D4LCN 方案以及 SMOKE 方案。其中，Pseudo- LiDAR++方案通过估计双目摄像头之间的视差，从而间接推算出像素的深度信息来完成测距；D4LCN 方案则是通过算法将 2D 图像转化为点云图像进行表示，模拟激光雷达的输出 信号；SMOKE 方案则通过关键点匹配对 3D 投影点进行预测，再对 3D 边框参数进行回归， 实现端到端的 3D 预测。传统主流视觉 3D 算法的准确率较低。根据 KITTI 数据集中的测试结果，在简单环境 下，三种基于激光雷达的 3D 检测方案平均准确率约为 84.64%，而三种基于视觉 3D 检测 方案平均准确率则为 30.60%。

因此，特斯拉的纯视觉方案对于算法开发、硬件配套与生态构建都提出了更加复杂的 要求，复刻成本并不一定低于多传感器融合方案。而另一方面，传统的主流算法无法帮助 摄像头突破从 2D 成像到 3D 感知、从被动接收光线到主动发出光线的技术瓶颈，激光雷达 发挥的功能难以被“视觉+算法”的模式完全替代。基于此我们认为搭载激光雷达的融合 方案将依然是大部分车企的选择，激光雷达在未来依然具备放量基础。

2.2、激光雷达朝体系化迭代，增量空间有望打开

乘用车激光雷达开始从“个体”到“体系”升级， 光学元件作为各类方案的通用配置 有望打开增量空间。2022 年 11 月，禾赛科技发布 FT120 全固态侧面补盲激光雷达，作为 主激光雷达的感知辅助，目前已获得下游超百万台的项目定点。 侧面补盲雷达的差异化定位为光学元件带来确定性成长空间。禾赛科技此次发布的 FT120 主要搭载于车身四周，单车搭载量在 2-4 个左右。FT120 采用纯固态扫描方式，体 积更小、BOM 成本更低、标准化程度高，具备前装量产基础。

禾赛科技补盲雷达中的主要光学元件有出射/接收透镜组和光学视窗，发射端及探测端 均进行了芯片化集成以降低成本。通过补盲雷达+主雷达的组合方案，禾赛科技为智能驾驶 感知提供了新的选择，有望进一步巩固激光雷达方案的竞争优势。综上，基于协同放量基础和体系迭代趋势，我们认为激光雷达在未来 3-5 年将迎来一 轮落地变现周期，市场空间有望快速打开。光学元件作为其中确定性最强的部件，将跟随 激光雷达同步起量，助力永新光学激光雷达业务快速增长。

空间测算：我们测算 2022 年中国乘用车激光雷达光学元件市场规模约为 0.16 亿美元， 同比增长 82.61%。预估到 2025 年，这一市场规模将达到约 4.88 亿美元，2021-2025 年 CAGR 约为 171.36%。主要假设如下： 1、乘用车数量：据乘联会公布的数据，2021 年中国乘用车销量约为 2110 万辆，同增 6.7%。受汽车产业链上游缺芯因素扰动，预计 22-23 年国内乘用车销量增速将稍有回落， 我们预计同比增速均为 5%，后续预计维持稳定增长。

2、L2 及以上智能驾驶渗透率：据 IDC 统计，2022 年一季度我国乘用车 L2 级别智能 驾驶渗透率约为 23%，考虑目前大部分智能驾驶车辆处于从 L2 到 L3 的过渡阶段，我们假 设 2022 年中国 L2 及以上智能驾驶渗透率为 30%，随着未来智能驾驶层级逐步跃迁，高级 别智能驾驶渗透或将加速。据 HIS 预测，2025 年全球 L2 及以上智能驾驶渗透率将达到 46%，而我国智能驾驶进展较快，且工信部在颁布的《汽车产业中长期规划》中表明，到 2025 年我国新车 L1-L3 级别渗透率规划超过 80%，我们综合预估到 2025 年我国 L2 及以上 智能驾驶渗透率将达到约 65%。

3、激光雷达渗透率：考虑 2021 年中国激光雷达实际落地数据及未来激光雷达体系化 这一变动趋势，我们预计从 23 年开始激光雷达渗透率将迎来快速提升。据高工智能汽车的 数据，2022 年 1-9 月国内前装激光雷达搭载量已达 5.7 万颗，随 Q4 更多车型交付落地，全 年出货将进一步增长。基于此，考虑未来降本趋势与量产提升，我们乐观预计 22-25 年国 内激光雷达渗透率分别为 2%/7%/18%/30%。经测算，我们预计 2022 年中国乘用车激光雷 达总搭载量约为 13.29 万颗，同比增长 128.26%。4、激光雷达 ASP 及市场规模：结合主流激光雷达厂商的产品价格及未来降本趋势， 我们预计到 2025 年激光雷达 ASP 将降至约 550 美金左右，可推算出 2025 年中国乘用车激 光雷达市场规模约为 28.7 亿美元。

5、光学元件成本占比：从未来成本占比的变动趋势来看，我们认为光学元件与其他 部件的差异在于可利用技术降本的空间大小，激光雷达光学元件制造成本主要包括原材料 成本、镀膜成本（镀膜靶材、设备投资、膜系设计、人工成本）等，成本构成相对刚性， 技术相对定型，更多依靠量产及良率改善推动，降本速度或将低于其他部件。因此，我们 假设 22-25 年其在激光雷达中的成本占比分别为 15%/16%/17%/17%。总体来看，在行业层面，激光雷达具备放量基础，在公司层面，永新光学长短期优势 兼具，短期看具备核心镀膜技术与客户绑定能力，长期看具备量产和技术双重推动的降本 空间，我们认为公司将率先受益于激光雷达放量周期，拉动相关业绩增长。

3、政策助推显微镜国产替代逐步加速，“单项冠军”再扬帆

3.1、高端显微镜依赖进口，存有国产可替代空间

显微镜业务高端迭代为公司传统业务注入新动能。公司是国内唯一一家显微镜制造业 “单项冠军”企业，是国内极少数具备高端共聚焦显微镜研产能力的厂商，近年来显微镜 ASP 稳步提升，21 年 ASP 同比增速超 20%。

我国对于高端显微镜保有进口依赖，存在国产替代空间。目前，以共聚焦显微镜以及 荧光显微镜为主要代表的高端显微技术主要把控在蔡司、徕卡、尼康以及奥林巴斯等海外 品牌手中，国产化率较低。据新思界的数据，目前上述四家企业在全球高端显微镜的市场 份额超过 65%。 共聚焦显微镜是显微镜最顶端的明珠，自主可控需求最强，单价可达数百万元。共聚 焦显微镜用激光作为光源，采集观察对象一定光切厚度的激光反射信号，并在三维高度上 进行扫描以得到光切面的图像堆栈。

共聚焦显微镜特殊的工作原理带来附加技术壁垒。依据厦门大学在中国政府采购网上 发布的共聚焦显微镜招标公告，其对共聚焦显微镜的激光系统、扫描系统、配套软件等均 提出了技术要求，对激光器功率、成像分辨率、扫描速度、软件性能等指标都给出了具体 门槛，可见共聚焦显微镜的技术难度。 以物镜为例，共聚焦显微镜的物镜需要针对激光光源进行特定优化，来保障成像清晰 度。此外，对配套软件在性能和功能上的要求也进一步拉升了共聚焦显微镜的技术壁垒， 在原有配置和增量配置上，共聚焦显微镜都对企业提出了更高的技术要求。国产共聚焦显微镜崭露头角，但目前与海外品牌还存在一定技术差距。共聚焦显微镜 的性能参数包括激光器波段、扫描速度、扫描分辨率等，目前国内产品在扫描速度、软件 生态等技术上不及海外，价格相对较低。

3.2、政策落地催化替代加速，永新高端化航路再扬帆

贴息贷款政策应声落地，高校、医疗机构高端仪器采购力度加大。2022 年 9 月以来， 国务院常务会议确定以政策贴息、专项再贷款等组合政策，支持高校、职业院校、医院、 等领域进行设备购置以及更新改造，总体规模约为 1.7 万亿。 高端仪器自主可控需求日益突出，政策落地有望催化国产替代进程。早在 2021 年， 财政部及工信部就于《政府采购进口产品审核指导标准》中明确规定：（事业单位）采购生 物显微镜、手术显微镜和数字切片扫描系统要 100%采购国产；荧光（生物）显微镜要求 50%采购国产。我们认为，此轮政策带来的需求提振将加速推动我国高端显微镜自主可控 进程，国产替代空间相对广阔。

国内高端显微镜格局友好，公司可渗透空间较大。目前，国内具备高端共聚焦显微镜 研产能力的企业极少，步入到产品落地阶段的仅有永新光学以及舜宇光学。依据中国政府 采购网的中标公告，2021 年全年国内共聚焦显微镜的采购数量约在 150 台左右，以高校及 医院为主，考虑其他行业需求，我们预估每年国内的共聚焦显微镜需求约为 200-250 台， 参照表 3 中的产品单价，假设其 ASP 为 300 万元，则可简单折算出每年我国共聚焦显微镜 的市场规模在 6-7.5 亿元人民币左右。

目前国产共聚焦显微镜已经步入试用导入阶段，公司共聚焦显微镜进展顺利，中长期 看替代可期。公司中报披露，2022 年 H1 公司的共聚焦显微镜试用客户已超 50 家，客户涵 盖高校、医院、科研机构等，并已经向海外市场导入，预计 2022 年将实现数十台套销售。 公司作为国内稀缺的高端显微镜供应商，唯一的“单项冠军”企业，有望深度受益于 高端显微镜的国产替代进程，为传统业务赋予全新动能。

4、盈利预测

主营业务收入假设： 显微镜业务：2022 年 H1 该部分业务收入为 2.96 亿元，同比增长 18.82%。公司位于国 内显微镜领域第一梯队，未来有望率先受益于显微镜的国产化、高端化趋势。自有产品方 面， 2021 年公司多款高端产品成功进入市场，ASP 同比提升 21.39%，22 年 H1 高端产品营 收超 4000 万元，同比提升 70%。我们认为随着贴息贷款政策逐步落地，公司今年四季度及 明年显微镜业务有望迎来稳定增长。国产替代需求下，未来几年公司的显微镜业务有望步 入稳步放量期。

OEM 业务方面，公司和徕卡、蔡司建立超过十年的合作关系，不会被轻易更换，显微 镜业务的营收体量具备一定的安全边际。据 Grand View Research 预测，2022-2026 年全球 光学显微镜市场将从 48 亿美元提升至 61 亿美元，而公司客户徕卡、蔡司作为全球显微镜 的龙头企业，出货将伴随行业扩容而稳定增长。因此，我们预测公司 2022-2024 年该部分 业务营收分别为 3.80/5.02/6.50 亿元，对应增长率分别为 28.40%/32.00%/29.60%。

光学元件业务：2021 年公司该部分业务收入为 4.83 亿元，同比增长 55.33%。公司光 学元件业务主要分为条码扫描、机器视觉、车载光学、专业影像四部分： （1）条码扫描：该部分业务增速稳定，目前在光学元件中约占 50%-60%左右的营收。 公司在条码扫描领域不断整合延伸，具备更加一体化的交付能力。受产业链波动和去库存 因素等影响，我们预计公司条码扫描业务将于 2023 年左右迎来量价同升，为光学元件业务 贡献增量。 （2）机器视觉：公司作为全球第一批实现液体镜头量产的企业，深度绑定康耐视和 Zebra 两大客户，由于基数较低 2021 年该部分业务增速超 60%，随未来逐步渗透增速或将 有所回落，但我们认为仍将维持较为稳定的增长态势。

（3）车载光学：该部分业务分为激光雷达元件和车载镜头前片两部分，目前体量相对 较小，2021 年营收在千万元级别。我们认为激光雷达光学元件环节存有天然壁垒，是技术 迭代路径中有高确定性的环节，将伴随激光雷达的逐步渗透而放量，预估 2023 年左右将迎 来大规模上车。车载镜头前片业务目前体量较小，未来预计将维持稳定。 （4）专业影像：该部分业务主要为智能投影机光学元件，体量占比较小，市场相对稳 定。 综上，我们认为公司光学元件业务呈现明显的稳健性与成长性叠加的特点，车载光学 业务有望成为未来推动该部分业务增长的最大动能。

因此，我们预测公司 2022-2024 年该 部分业务营收分别为 5.25/8.88/11.32 亿元，对应增长率分别为 8.82%/68.96%/27.55%。 其他业务：2021 年公司该部分业务收入约为 0.16 亿元，和上年基本持平。该部分业务 体 量 较 小 ， 变 化 相 对 稳 定 ， 我 们 预 测 公 司 2022-2024 年 该 部 分 业 务 营 收 分 别 为 0.17/0.18/0.20 亿元，对应增长率分别为 6.25%/5.88%/11.11%。 综上，稳健预计公司 2022-2024 年营收分别为 9.23/14.08/18.03 亿元，同比增速分别为 16.03%/52.57%/28.07%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）