红外镜头是在光学镜头大行业的发展下逐步发展起来的。千讯咨询发布的中国红外镜头市场前景调查分析报告显示,光学镜头制造行业是一个资金密集、并融合了光学技术、机械技术和电子技术等诸多现当代先进科技的技术引领型产业。一方面,光学镜头制造行业对自动化精密生产、检测设备的投入要求较大;另一方面,该行业的技术含量较高,工艺技术和生产管理水平直接影响产品质量和良品率高低,直接决定企业在市场竞争中的成本优势,并对产能规模提升形成制约。优秀光学镜头的设计环节需要系统利用光学设计、机械设计、电子控制、软件设计和精密加工等诸多技术;生产组装环节对部件加工精度、组装精度、自动化设备及工具都有严格的标准和规范,同时还需要生产厂商具备精益求精的工艺,以严格管控机电配合、零件加工精度、组装偏芯、零件内部应力、镜片间隙及零件热胀冷缩;检验环节,则通常需要超高精度加工检测设备和经验丰富、功底深厚的专家团队。

基于多年的技术积累和先进的制造技术经验,国外的光学镜头行业发展已较为成熟。从全球看,最早镜头产业主要集中在德国和日本两个国家。镜头的研究与制造在德国具有悠久的历史与传统,并造就了莱卡(Leica)和卡尔蔡司(CarlZeiss)等光学元、组件巨头,其中蔡司镜头至今仍为世界镜头制造技术的典型代表。同时,日本镜头产业自二战后进步较快,凭借较德国镜头产品的更高性能价格比,在全球镜头行业市场逐渐占居优势,其主要生产企业有日本佳能(Canon)、尼康(Nikon)、富士(Fuji)、腾龙(Tarmon)、奥林巴斯(Olympus)等。近年来,日本镜头制造企业充分利用其电子技术优势,在加速对镜头制造工艺进行改进和产品更新的同时,也十分重视对独创性技术的开发。发展至今,除少量高精密度的镜片和镜头加工外,日本已基本退出了传统光学冷加工行业,并重点向光学设计领域发展,并在光学检测设备和检测技术、光学加工和镀膜设备等的制造方面居世界领先地位,成为主要的光学相关设计、工艺、检测技术和设备输出国。
热成像技术最早源于军事应用,从六十年代至今已发展了三代。第一代以单点和线阵探测器为主,采用光机扫描方式,体积大,以制冷型为主;第二代以焦平面探测器为主,无需光机扫描,体积大幅缩小,并出现了非制冷型热像仪;第三代以高性能的制冷型焦平面探测器为主,采用量子井技术,探测器一致性好。
非冷却型红外成像技术诞生于1990年代后半期。随后,较高性能的非制冷探测器开始成熟,并且以低功耗、长寿命、小型化、构成简单的优点迅速占领低端市场,目前基本已取代第一代产品,从长远来看,非制冷产品终将取代制冷绝大部分市场。目前国内能自主开始的产品以第一代和第二代为主,还没有第三代以后的非制冷产品,多数公司以进口欧美探测器,研发镜头、电路和软件部分。
红外技术已广泛应用于陆、海、空各军兵种,其中红外成像精确制导是各国红外技术应用的主流方向之一。红外成像制导技术是由美国人从60年代初开始研创。有资料统计,在过去的20年里,世界范围内多次的局部战争和有限军事冲突中,被导弹击中的飞机中有90%是被红外制导导弹击落的,有85%的地面和海上目标是被有红外制导能力的武器系统所击中。
红外制导技术的扩展应用领域相当宽广,大量装备的还有阵地型、机载型、舰载型和星载型制导火控系统和预告警系统。这些地面系统由于基本不受体积、重量、造型和时效性的严格限制,又有人工参与进行维护和参数的现场设置。
在欧、美发达国家,非消耗性红外成像制导(指挥、预警和火控)系统的列装率较高,几乎军用(警用)舰船上、飞机上、战车上和重要的地面阵地都装备了大量的红外成像设备,并发挥了相当重要的作用。
全球民用红外热像仪市场的供给和需求趋势由于红外技术具有很高的军用和民用价值,近年来国外主要厂家纷纷在核心器件及系统产品的产业化进程中加大投入和研发的力度。
2014年,美国FLIR和Seek Thermal以附属模块的形式推出了可连接至手机的热成像模块,价格还不到300美元,而在3年前,热成像相机价格在2000美元。2015年,Seek Thermal及博世(Bosch)等公司也涉足了该市场。这些企业拥有革新性技术和高效率生产基础设施,将会给这个市场带来更加强劲的竞争力。如以此来,普通用户都可以买到较高质量的热成像产品。
2012年,FLIR公司收购Traficon公司,并将该公司视频分析技术应用到热成像摄像机中(FC系列),随后,FLIR相继收购了Lorex公司及DVTEL公司。
2015年12月,大疆宣布与美国菲力尔公司在热成像技术上面达成合作,结合两家产品的特点,大疆首款机载热成像相机Zenmuse(禅思)XT将于2016年第一季度推出。
2016年,AXIS收购了一家智能交通领域见长的视频分析公司--法国Citilog公司。Citilog公司是一家较小的视频分析公司,主要强于智能交通(ITS)领域的视频分析应用,如交通事故探测、十字路口交通控制、拥堵检测等。
一直以来,热成像技术主要应用在军事及国防领域的夜视仪和热成像系统中,而到今天,因红外成像技术的应用扩大至城市安全监控、汽车及消费类产品(智能手机、户外用网站等)、森林防火预警、大楼能源高温部位检测、高速铁路安全监测等领域,这项技术可能渗透的产业范围越来越广泛。到2020年,红外成像市场将增长20%以上。目前,在楼宇自动化及人员数量统计用热成像相机用途方面,该市场具有很大的活力。随着智能设备硬件模块的小型化,热成像产品或可应用于无人机(UAV)及智能楼宇等方面,在某些情况下还会配备在智能手机上。预计生产成本也会进一步降低。随着国内"军转民"技术试点工作的扩大与深入,未来相信有更多的军用技术将充分渗透至民用市场,支撑核心技术突破。
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