证券研究报告 手机摄像头创新 证券分析师 : 谢恒执业证书编号 :S0600518020001 联系邮箱 :xieh@dwzq.com.cn 联系电话 :13764142087 二零一八年六月
目录 三摄 : 追求更好的拍摄质量 3D Sensing 掀起光学大革命 结构光 : 苹果引领, 国产加速推进 ToF: 性价比更高, 有望快速突破 1
第一章三摄 : 追求更好的拍摄质量 2
三摄 : 追求更好的拍摄质量手机摄像头升级开始重视变焦能力 手机摄像头过去以像素升级为主 ; 像素升级放缓 :CMOS 尺寸限制 ; 开始注重变焦能力 图表 : 手机摄像头升级重点从像素提升向变焦能力转移 资料来源 : 中关村在线, 东吴证券研究所 3
三摄 : 追求更好的拍摄质量双摄的变焦 VS 三摄的变焦 广角 + 长焦 变焦 : 不同焦距,2 倍光学变焦 ; 彩色 + 黑白 变焦 : 数字变焦为基础的混合变焦技术 图表 : 广角 + 长焦 变焦原理 图表 : 彩色 + 黑白 变焦原理 资料来源 : 传感器技术, 东吴证券研究所 资料来源 : 手机技术资讯, 东吴证券研究所 4
三摄 : 追求更好的拍摄质量双摄的变焦 VS 三摄的变焦 华为 P20 Pro:40M 主焦距 27mm,20M 副焦距 27mm,8M 远摄等效焦距 80mm; 支持 3 倍光学变焦,5 倍混合变焦,10 倍的数字变焦 图表 : 华为三摄具体参数 图表 : 华为 P20 Pro 40M 的 Quad Bayer 像素结构 资料来源 : 爱范儿, 东吴证券研究所 资料来源 : 手机之家, 东吴证券研究所 5
三摄 : 追求更好的拍摄质量 三摄更容易实现测距 3D 建模功能 三摄搭配软件算法在测距 3D 建模的实现更容易 图表 : 双摄三角成像原理 图表 : 三目立体视觉原理 资料来源 : 半导体行业观察, 东吴证券研究所 资料来源 : 手机结构设计联盟, 东吴证券研究所 6
三摄 : 追求更好的拍摄质量三摄产业链 : 方案 & 算法 彩色广角 + 黑白广角 + 彩色长焦 : 华为 P20 Pro 方案 ; 暗光效果 +3 倍光学变焦能力 图表 : 提升弱光拍摄的变焦相机 资料来源 : Corephotonics, 东吴证券研究所 7
三摄 : 追求更好的拍摄质量三摄产业链 : 方案 & 算法 彩色超广角 + 彩色广角 + 彩色长焦 ; 超广角镜头 +3 倍光学变焦能力, 能耗低 图表 : 从超广角摄像头到长焦变焦 资料来源 : Corephotonics, 东吴证券研究所 8
三摄 : 追求更好的拍摄质量双摄的变焦 VS 三摄的变焦 彩色广角 + 彩色长焦 + 彩色长焦 ; 5 倍光学变焦 ( 潜望式设计 )+ 弱光效果好 图表 : 超级变焦, 卓越的弱光性能 图表 : 潜望式镜头结构 资料来源 : Corephotonics, 东吴证券研究所 资料来源 : 爱范儿, 东吴证券研究所 9
三摄 : 追求更好的拍摄质量三摄产业链 : 镜头 VCM 模组需要额外配合 采用长焦镜头, 镜头厂需要配合 : 大立光 舜宇 玉晶光电 KT; 焦身较长, 对 OIS 要求更高,VCM 价值量提升 :Alps Mitsumi TDK SEMCO 图表 : 华为 P20 Pro 8M 远摄摄像头有较强的 OIS 能力 图表 : 全球音圈马达市场格局 资料来源 : 爱范儿, 东吴证券研究所 资料来源 :TSR, 东吴证券研究所 10
三摄 : 追求更好的拍摄质量三摄产业链 : 镜头 VCM 模组需要额外配合 长焦镜头较重, 更复杂的 OIS, 模组制造要求提高 ; 价值量 40 美金左右 ; 模组厂光宝 舜宇 欧菲科技可以配合 图表 : 华为 P20 Pro 三摄模组高度不一致 图表 : 三摄模组形式也更加多样化 资料来源 : 爱范儿, 东吴证券研究所 资料来源 : Corephotonics, 东吴证券研究所 11
第二章 3D Sensing 掀起光学大革命 12
3D Sensing 掀起光学大革命 3D Sensing 应用广泛 : 解锁 游戏控制 金融支付 3D 建模 图表 : 3D Sensing 应用广泛 资料来源 :Yole, 东吴证券研究所 13
3D Sensing 掀起光学大革命 3D Sensing 主流的三种方案 图表 : 苹果 3Dsensing 供应链 资料来源 :Yole, 东吴证券研究所 14
3D Sensing 掀起光学大革命 3D Sensing 市场空间广阔 : 根据 Yole 预测,2017-2023 复合增速 44% 图表 : 3D Sensing 市场规模将快速增长 资料来源 :Yole, 东吴证券研究所 15
第三章结构光 : 苹果引领, 国产加速推进 16
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进 iphone X 启动步骤详解 图表 :iphone X 启动步骤详解 资料来源 :SITRI, 东吴证券研究所 17
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进 苹果 3D Sensing 供应链一览 图表 : 苹果 3Dsensing 供应链 资料来源 : 水晶光电,EV Group 等, 东吴证券研究所 18
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进 OPPO Find X 散斑结构光具体结构 图表 : 奥比中光结构光供应链 图表 : 奥比中光 Astra P 小型化模组 资料来源 : 奥比中光官网, 东吴证券研究所 资料来源 : 奥比中光官网, 东吴证券研究所 19
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进发射端 :Vcsel 由于形成散斑图案需要, 苹果设计了点阵排列专利 ; 奥比中光也有自己排列设计 ; Lumentum 的电光转换效率最高, 也将是奥比中光方案的供应商 图表 : 苹果在 VCSEL 申请了点阵排列专利 图表 :Vcsel 激光器 资料来源 : SITRI, 东吴证券研究所 资料来源 :Himax 官网, 东吴证券研究所 20
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进发射端 : 准直镜头 WLO VS WLG WLO 工艺 : 纳米压印, 精度高 ;WLG: 高温压制, 耐高温 省成本 ; 苹果采用 Heptagon 的 WLO, 台湾的 Himax 也是 WLO 的潜在供应商 ; AAC 独家开发出 WLG 工艺 图表 : WLO 采用纳米压印技术 图表 :WLG 工艺流程 资料来源 : 新材料在线, 东吴证券研究所 资料来源 : OSA Publishing, 东吴证券研究所 21
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进发射端 : 准直镜头 WLO VS WLG 苹果 WLO 镜头专利 : 潜望式光路设计 ; 发射端结构做的更薄,VCSEL 射出的光线经过准直镜头后还将经过两个反射镜面 图表 : 苹果潜望式光路设计 资料来源 :SITRI, 东吴证券研究所 22
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进发射端 :DOE 制作方法包括二元光学技术 直写技术和灰度掩膜技术 ; 奥比中光方案预计采用德国 CDA 制作的 DOE 扩散片 图表 : 激光源通过 DOE 衍射形成散斑图案 资料来源 : Holoeye 官网, 东吴证券研究所 23
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进接收端 : 红外 CMOS+ 窄带滤光片 红外 CMOS: 关键在于提升其捕获光的能力, 难度较 TOF 的 CMOS 小, 苹果由 STM 提供, 1.4M; 奥比中光的将由 OV 提供 ; 窄带滤光片由水晶光电提供 ; 模组由丘钛科技提供, 欧菲科技 舜宇光学 信利光电均有能力配合 图表 : OV 近红外 Nyxel 采用独特的像元结构图表 :iphone X 点阵投影器 前摄 红外摄像头三合一模组 资料来源 :MEMS, 东吴证券研究所 资料来源 :SITRI, 东吴证券研究所 24
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进小米 8 探索版 : 编码结构光 MV Mantis Vision 的编码结构光方案 ; 整体结构与散斑方案类似 : 发射端 + 接收端 + 泛光照明元件, 算法简单 图表 : 小米 8 探索版编码结构光 图表 : 小米编码结构光投射 3.3 万个点 资料来源 : 小米发布会, 东吴证券研究所 资料来源 : 小米发布会, 东吴证券研究所 25
结构光 : 苹果引领, 国产加速推进发射端光学结构简单 发射端 :Vcsel+MASK+ 扩散片,mask 影响 vcsel 发光效率, 功耗较高, 未来驭光 DOE 配合发光效率改善 ; Vcsel 采用 Princeton( 点阵密集 ) 纵慧, 效率低于 Lumentum; 模组方面, 欧菲科技 舜宇光学 图表 : 编码方案发射端结构 图表 :Princeton 的集成光学 CoS Vcsel 芯片 资料来源 :MV 官网, 东吴证券研究所 资料来源 : Princeton 官网, 东吴证券研究所 26
第四章 ToF: 性价比更高, 有望快速突破 27
ToF: 性价比更高, 有望快速突破 方案比较成熟, 最早用于工业领域 TOF 最早应用在工业领域 : 物流 安防监控 机器人的测距 避障 定位等 图表 : 无人机 TOF 激光测距 图表 : 用于物流 安防 机器人的 TOF 系统 资料来源 : 环球无人机, 东吴证券研究所 资料来源 : 科诺工业官网, 东吴证券研究所 28
ToF: 性价比更高, 有望快速突破 TOF 方案在智能机中的应用 TOF 最早应用在工业领域 : 物流 安防监控 机器人的测距 避障 定位等 ; Vivo 被曝光将在今年 MWC 上海站展示 :TOF 3D 深度摄像头 图表 : 华硕 Zenfone AR 配置 TOF 摄像头 图表 :vivo 将于上海 MWC 展示 TOF 深度摄像头 资料来源 : 中关村在线, 东吴证券研究所 资料来源 : 手机技术资讯, 东吴证券研究所 29
ToF: 性价比更高, 有望快速突破 TOF 实现过程 发射端发射调制的红外光到物体上, 经过反射被接收端的近红外 CMOS 接收, 然后通过处理器进行算法处理, 最后有具体的应用进行调用 ; 玻璃上的污迹引起的串扰 环境光对性能会有影响 图表 :TOF 方案实现过程 图表 :TOF 模组和光路 资料来源 : 英飞凌官网, 东吴证券研究所 资料来源 :STM 官网, 东吴证券研究所 30
ToF: 性价比更高, 有望快速突破根据调制方法不同,TOF 有两种 脉冲调制直接根据脉冲发射和接收的时间差测距, 方法简单, 如果要做到高精度对 VCSEL 和时间测量精度要求极高 ; 常用连续波调制, 利用相位偏移来测距 图表 : 脉冲调制 TOF 原理 图表 : 连续波调制 TOF 原理 资料来源 : 计算机视觉 life, 东吴证券研究所 资料来源 : 计算机视觉 life, 东吴证券研究所 31
ToF: 性价比更高, 有望快速突破 TOF 具体结构 发射端 :Vcsel+Diffuser; 接收端 : 镜头 + 窄带滤光片 + 近红外 CMOS 图表 : TOF 方案具体发射端和接收端结构 资料来源 : 英飞凌官网, 东吴证券研究所 32
ToF: 性价比更高, 有望快速突破发射端 :Vcsel+Diffuser 比结构光简单, 点阵标准排列即可 ; Lumentum Finisar Princeton 纵慧都能供应 图表 : 点阵标准排列的 Vcsel 裸芯片 图表 : 扩散片结构 资料来源 : 纵慧光电官网, 东吴证券研究所 资料来源 : 新材料在线, 东吴证券研究所 33
ToF: 性价比更高, 有望快速突破接收端 : 特质红外 CMOS+ 镜头 + 窄带滤光片 特质红外 CMOS: 记录相位信息, 远距离信号弱,Pixel Size 要求更大, 目前像素在 6-10 万, 供应商包括索尼 松下 PMD 等 ; 传统镜头厂商 ; 窄带滤光片 : 水晶光电可以提供 ; 整个模组价值量 10-20 美金, 低于结构光 图表 : 全域快门 CMOS 测量相位偏移 图表 : 英飞凌用于不同场合的 TOF 红外 CMOS 资料来源 : 半导体行业观察, 东吴证券研究所 资料来源 : 英飞凌官网, 东吴证券研究所 34
风险提示 智能机销量下滑 : 三摄 结构光 TOF 均是主要用于智能机的创新技术, 智能机的销量直接 影响新技术的渗透情况 特质红外 CMOS 研发进展缓慢 : 结构光和 TOF 都使用红外光, 需要特质红外 CMOS 接收, 并且对 CMOS 有较高的要求, 如果特质红外 CMOS 研发进展缓慢, 将影响新技术的使用体验 3D 成像应用开发缓慢 : 如果结构光 TOF 等 3D Sensing 方案的具体应用开发缓慢, 将直接影 响消费者使用体验, 从而影响新技术的渗透率 35
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