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潜望式镜头行业专题报告:潜望式镜头今明两年有望爆发

本文由用户 配角只有偶 发表于 2020年6月18日 未来智库      参与:27人 查看 我来说两句
  1.潜望式镜头开启智能手机高倍变焦之旅
  
  1.1.手机摄像头变焦发展史
  
  手机摄像头创新愈演愈烈,试图从各项性能方面追赶数码相机,近年来变 焦倍数成为手机厂商关注的重要性能之一。变焦的作用类似于望远镜,可帮助 人们看清远处物体的细节。变焦技术分为“光学变焦”和“数码变焦”两种,“光学变焦”通过移动镜头内部镜片组改变镜头焦距,同时也改变镜头视角, 实现拍摄物体范围的改变,得到的拍摄图像是完全无损的。“数码变焦”不改 变镜头的焦距,通过改变 CMOS 传感器的成像范围,使其局部成像,从而改变 镜头的视角,实现拍摄物体范围的改变,再将 CMOS 传感器的局部画面进行像 素间距离扩大,通过“插值”算法放大画面,其得到的拍摄图像是有损的,且 变焦倍数越大,图像画质就越差。光学变焦的最大变焦倍数等于变焦镜头的最 大焦距/最小焦距。对于目前厚度不到 10mm 的智能手机来说,搭载单反中 100mm 以上的长焦镜头显然是不可能的,因此此前智能手机采用的基本都是数码变焦 的方式,最大变焦倍数不超过 5 倍,且放大后的画质很差。
  
  早前也有手机厂商推出部分支持光学变焦的机型,主要采用两种设计:一 种是借鉴主流卡片机的伸缩式变焦镜头,另一种借鉴了少数卡片机中的潜望式 变焦镜头。两种镜头都搭载了电动马达,可实现真正的光学变焦,但均由于过 于笨重、能耗高等缺点未能成为主流应用。其中搭载伸缩式镜头的智能手机代 表机型有三星 2013 年推出的三星 S4 Zoom 和 2014 年推出的 K Zoom,都可实现 10 倍光学连续变焦,但厚度分别达到 15.4mm 和 16.4mm,过于笨重。此外伸缩 式镜头还有其他缺点:1)由于需要伸出的设计特性,在长焦距拍摄的时候机 身容易造成不稳定,长焦端图像容易因抖动模糊;2)相对容易进灰,防尘性 能一般;3)内部搭载的电动马达的故障率也相对较高。
  
  搭载潜望式镜头的智能手机代表机型包括夏普V602SH、三星G810、诺基亚N93i、 索爱 SO905iCS 和华硕 ZenFone Zoom 等。2004 年夏普推出的 V602SH 是全球第 一台搭载潜望式镜头的手机,搭载 130 万像素的 CCD 图像传感器,可实现 2 倍光学变焦。2015 年,华硕推出的 ZenFone Zoom 采用日本 HOYA 的 10 片式 摄像头模组,是首部搭载潜望式镜头的智能手机,搭载 1300 万像素的 CMOS 感 光元件,可实现 3 倍光学变焦。潜望式镜头是利用折射镜在机身内驱动镜片移 动实现变焦,这种设计虽然相比伸缩式镜头设计更加轻薄,解决了长焦拍摄不 稳定、防尘难等问题,但由于镜片数量多,且需搭载马达,仍然难以达到轻薄 的要求,华硕 ZenFone Zoom 的厚度为 11.9mm,比华为 P30 PRO 8.14mm 的厚 度多出近 4mm。此外,马达的存在也会增加手机能耗,因此这种设计也未能成 为主流。
  
  在无法直接采用光学变焦的情况下,为提高手机摄像头变焦倍数,手机厂 商做出了许多努力,包括:
  
  1) 通过采用超高像素传感器可稍微提高数码变焦的图像质量。手机摄像头主 流的像素数量已经从早期的几百万向 4800 万、6400 万演进,小米今年发布 的小米 10Pro 甚至推出了 1 亿像素的摄像头。但目前很多 6400 万像素和 1 亿像素的概念主要是营销噱头,手机成像效果不仅仅取决于像素大小,更 多还要看 CMOS 传感器尺寸。同样尺寸的 CMOS 传感器,像素数越高,则单 位像素面积越小,从而进光量越小,成像效果也差。数码相机由于尺寸比 较大,因此可容纳的 CMOS 尺寸较大,常用的尺寸包括全画幅、APS-C 半画 幅、4/3 画幅、1/2.5”等。手机摄像头由于体积受限,采用的图像传感器 尺寸也更小,最早常用的为 1/3”,现在随着手机摄像头性能不断升级,采 用的 CMOS 传感器尺寸也在逐步提高,旗舰机采用的 CMOS 尺寸通常在 1/2” 以上,华为最新发布的 P40 Pro+搭载的 CMOS 芯片尺寸达到 1/1.28”,成 为史上最大底。小米 1 亿像素的主摄像头采用的是 1/3”的 CMOS 芯片,通 过四合一像素合并技术提高 2700 万像素照片的成像质量。

  2) 通过“彩色+黑白”的双摄方案补充画面细节,本质仍是数码变焦。该方案 利用两颗摄像头同时成像,彩色镜头负责色彩的捕捉,黑白镜头用于细节 的抓拍,再通过 ISP(Image Signal Processor,图像处理器)后期合成, 从而既保留了彩色摄像头的颜色信息,又保留了黑白摄像头的清晰度,可 提升照片轮廓刻画等细节表现。
  
  3) 通过“广角+长焦”的双摄方案进行接力变焦,本质是光学变焦叠加数码变 焦。该方案通过镜头切换的方式,拍近景时使用广角镜头,拍远景时使用 长焦镜头,从而实现光学变焦功能。如 iPhone 7 Plus 采用“28mm 等效焦 距的广角主摄+56mm 等效焦距的长焦副摄”的双摄配置,可实现 2 倍 (56mm/28mm)光学变焦,6 倍数码变焦。在 1-2 倍采用广角镜头,进行数 码变焦;2 倍处切换长焦镜头,无需进行数码变焦,是真正的无损光学变 焦;2-6 倍采用长焦镜头,进行数码变焦,从而改善较大变焦倍数的成像 效果。
  
  4) 引入潜望式长焦镜头,通过“超广角+广角+长焦”的三摄方案进行接力变 焦,是方案 3)的加强版。该方案由华为和 OPPO 引领,2019 年 3 月,华为 推出搭载“超广角/16mm+广角主摄/27mm+潜望式长焦/125mm+TOF”四摄模 组的智能手机,可实现 5 倍(125mm/27mm)光学变焦、10 倍混合光学变 焦和 50 倍数码变焦。2019 年 4 月,OPPO 推出“超广角/16mm +广角主摄 /27mm+潜望式长焦/160mm”三摄模组的智能手机 OPPO Reno 10 倍变焦版, 可实现 6 倍光学变焦(160mm/27mm,, OPPO 未公布主摄等效焦距,27mm 为 测算值)和 10 倍混合光学变焦和 60 倍数码变焦。要注意的是,这里的潜 望式镜头是定焦镜头,而非此前提到的潜望式变焦镜头,内部无马达,且 5 倍光学变焦是在“以广角主摄拍摄的画面为 1 倍”的基础上。
  
  4) 引入潜望式长焦镜头,通过“超广角+广角+长焦”的三摄方案进行接力变 焦,是方案 3)的加强版。该方案由华为和 OPPO 引领,2019 年 3 月,华为 推出搭载“超广角/16mm+广角主摄/27mm+潜望式长焦/125mm+TOF”四摄模 组的智能手机,可实现 5 倍(125mm/27mm)光学变焦、10 倍混合光学变 焦和 50 倍数码变焦。2019 年 4 月,OPPO 推出“超广角/16mm +广角主摄 /27mm+潜望式长焦/160mm”三摄模组的智能手机 OPPO Reno 10 倍变焦版, 可实现 6 倍光学变焦(160mm/27mm,, OPPO 未公布主摄等效焦距,27mm 为 测算值)和 10 倍混合光学变焦和 60 倍数码变焦。要注意的是,这里的潜 望式镜头是定焦镜头,而非此前提到的潜望式变焦镜头,内部无马达,且 5 倍光学变焦是在“以广角主摄拍摄的画面为 1 倍”的基础上。
  
  4) 引入潜望式长焦镜头,通过“超广角+广角+长焦”的三摄方案进行接力变 焦,是方案 3)的加强版。该方案由华为和 OPPO 引领,2019 年 3 月,华为 推出搭载“超广角/16mm+广角主摄/27mm+潜望式长焦/125mm+TOF”四摄模 组的智能手机,可实现 5 倍(125mm/27mm)光学变焦、10 倍混合光学变 焦和 50 倍数码变焦。2019 年 4 月,OPPO 推出“超广角/16mm +广角主摄 /27mm+潜望式长焦/160mm”三摄模组的智能手机 OPPO Reno 10 倍变焦版, 可实现 6 倍光学变焦(160mm/27mm,, OPPO 未公布主摄等效焦距,27mm 为 测算值)和 10 倍混合光学变焦和 60 倍数码变焦。要注意的是,这里的潜 望式镜头是定焦镜头,而非此前提到的潜望式变焦镜头,内部无马达,且 5 倍光学变焦是在“以广角主摄拍摄的画面为 1 倍”的基础上。
  
  对于华为 P30 Pro,变焦倍数为 1-3 倍时采用广角主摄,进行数码变焦;变 焦倍数 3-5 倍时同时采用广角主摄和潜望式长焦镜头,由长焦拍摄画面中 间部分,广角主摄通过数码变焦来补充边缘部分;变焦倍数刚好 5 倍时, 采用潜望式长焦镜头,无需进行数码变焦,属于无损光学变焦;变焦倍数 5-10 倍时以长焦镜头为主,广角主摄和超广角镜头为辅,进行数码变焦; 变焦倍数 10-50 倍时,基本采用潜望式长焦镜头,进行数码变焦。 OPPO Reno 的原理和 P30 Pro 类似,只是其采用的主摄和长焦镜头焦距不同,在变焦 倍数为 6 倍的时候为光学无损变焦。要注意的是,只有在 0.6 倍、1 倍和 5 倍变焦时,才是真正的光学无损变焦,这里所谓的 5 倍光学变焦,0.6-1 倍,1-5 倍和 5-50 倍之间都是“光学+数码”混合变焦。至于厂商所宣称 的 10 倍混合光学变焦,更多的是一种营销概念,其与 50 倍数码变焦的实 际区别在于 10 倍以内的变焦,除潜望式镜头参与外,超广角和广角主摄也 会同时参与,而 10 倍以外的变焦,超广角和广角主摄基本起不到作用,因 此称为 50 倍数码变焦。如华为 P30 Pro 所宣称的 10 倍无损变焦实际是指 利用方案 1)中的技术,通过 4000 万像素的主镜头的高像素来弥补从 5 倍 放大到 10 倍的画面裁切损失,并不是真正意义上的光学无损。
  
  潜望式镜头是提高手机摄像头变焦倍数的关键因素,其特殊的设计使其 能够实现容纳进智能手机中的长焦镜头。通常手机摄像头是垂直于手机背面放 置,即 CMOS 传感器与手机背面平行,从而镜头焦距受到手机厚度的限制。潜 望式镜头则是平行于手机背面放置,即 CMOS 传感器与手机背面垂直,从而可 容纳的镜头组长度大幅提高,然后通过增加棱镜使进入摄像头的光线弯曲 90° 后分别进入镜片组和图像传感器中。
  
  1.2.主要安卓厂商均推出相关产品,技术成熟后苹果有望跟进
  
  在华为和 OPPO 之后,vivo、三星和小米也相继发布搭载潜望式镜头的旗 舰机型。目前已发布的潜望式智能手机机型包括华为的 P30 Pro、P40 Pro、P40 Pro Plus,OPPO 的 Reno 10 倍变焦版、Find X2 Pro,vivo 的 X30 Pro,三星 的 Galaxy S20 Ultra 和小米的小米 10 青春版,除华为 P40 Pro Plus 和 vivo X30 Pro 外基本采用“超广角+广角主摄+潜望式长焦”的接力式混合变焦方案,但 具体的摄像头参数和工艺都各不相同。华为 P40 Pro Plus 在以上方案的基础 上还增加一颗普通长焦镜头,具备 80mm 等效焦距,可实现 3 倍光学变焦,其 潜望式长焦镜头具备 240mm 等效焦距,可实现 10 倍光学变焦。vivo X30 Pro 则是“超广角+广角主摄+潜望式长焦”的方案基础上增加了一颗用于拍摄人像 的标准镜头,具备 50mm 等效焦距,可实现 2 倍光学变焦,其潜望式长焦镜头 具备 135mm 等效焦距,可实现 5 倍光学变焦。
  
  目前安卓主要手机厂商均已推出搭载潜望式镜头的手机机型,苹果虽然 还未推出产品,但也已有相关专利布局。2019 年 10 月 8 日,美国专利商标 局公布了苹果的两项专利,分别为“三镜片折叠镜头系统”和“五镜片折叠镜 头系统”。两个镜头系统都采用单棱镜潜望式镜头设计,其中三镜片镜头为长 焦镜头,可以提供 80-200mm 焦距;五镜片镜头为广角镜头,可以提供 50-85mm 焦距。苹果布局潜望式镜头的最初目的可能是为解决后置摄像头凸起的难题, 是否会将该设计用于高倍光学变焦目前还不得而知。但我们认为随着安卓端加 速布局并完善高倍光学变焦功能,苹果跟进应该是迟早的事情。苹果一直以来 对于推出新功能都比较谨慎,之所以还未搭载潜望式镜头也是因为目前的高倍 数码变焦技术还并不完善。一方面,潜望式结构在解决了镜头组长度限制的难 题同时,也带来了新的问题:1)摄像头模组水平放置意味着镜片尺寸和 CMOS 尺寸都受到手机厚度的限制;2)潜望式结构由于透光率低,从而对镜片的透 光性要求进一步提升。另一方面,目前最大的光学变焦倍数仅有 10 倍,和数 码相机相比仍有十分大的差距,可能的改进方案包括:3)设计焦距更大的潜 望式长焦镜头;4)高倍变焦下的防抖仍需进一步提升,且长焦镜头对焦普遍 比主摄略慢,尤其是拍运动物体很容易失焦;5)视场融合算法需要进一步提 升以提高混合变焦的画质。
  
  对于问题 1), 据 OPPO 工程师表示,用普通镜片工艺的话,潜望式镜头组 成的三摄模组厚度将达 7.1mm,再加上屏幕的厚度、对焦马达的空间和背板的 厚度,手机厚度将超过 10mm。因此 OPPO 对镜片组的前两个镜片采用了“D-Cut” 工艺,即切掉镜片的上下边缘,在保证有效光学尺寸,减小镜片尺寸,从而将 潜望式长焦镜头模组的厚度控制在 5.75 毫米,后置摄像头无凸起,整个机身 厚度为 9.3mm。除 OPPO 外,最新发布的小米 10 青春版也采用了“D-Cut”工艺, 其后置摄像头略微突起,整个机身厚度仅有 7.8mm。三星 Galaxy S20 Ultra 采 用的是普通镜片工艺,其镜头明显凸起,超过 2mm,机身厚度为 8.8mm,加上 凸起机身厚度近 11mm,消费者普遍反映手持体验较差。 “D-Cut”工艺从技术难 度和生产成本来说都大大提高,因此对于镜头供应商提出更高要求。
  
  为解决图像传感器宽度受潜望式镜头厚度限制的问题,华为于 2014 年申 请的专利“潜望式镜头和终端设备”中提出双棱镜结构,该结构中光线在经过 变焦镜片组前后均经过棱镜反射,从而使得 CMOS 芯片可以平行于手机背面放 置,从而 CMOS 芯片宽度不受潜望式镜头厚度的限制。通过“双棱镜结构”可 以进一步提高潜望式镜头的成像质量,同时保证整个摄像头模组的轻薄。双棱 镜结构意味着棱镜需求量提升,将利好棱镜元件供应商。
  
  对于问题 2), 潜望式长焦镜头天生具备进光量较小的特点,一是由于光圈 f 值=镜头的焦距/镜头口径的直径,镜头直径一定的情况下,焦距越大,光圈 f 值越大,光圈越小(即进光量越小),因此长焦镜头的光圈通常较小,通常在 f/3.0-f/3.5 之间;二是由于潜望式结构中光线需要经过棱镜模块的反射,从 而进一步导致进光量的损失;因此需要通过增加镜片的透光率来提升整个潜望 式长焦镜头的进光量,以保证成像质量。玻璃镜片的透光率要比塑料镜片更好, 但塑料镜片具备重量轻,易加工,价格便宜的优点,因此全塑镜头是此前手机 摄像头模组的主要选择。随着摄像头中 CMOS 芯片像素的提升,对镜头的解析 力要求也越来越高,通过增加镜头中镜片数量可提高镜头的解析力,可看到目 前摄像头中镜头正在从 6P(即 6 片塑料镜片)及以上规格发展。但由于镜头空 间有限,镜片数量的增加也会提高加工难度,8P 镜头的加工难度非常大。因此 玻塑混合镜头的技术被提出,同样厚度的玻璃镜片拥有更高的透光率、折射率 以及稳定性,用玻璃镜片替代 1-2 片塑料镜片可解决全塑镜头镜片数量难以进 一步增加的困局,同时也可以解决潜望式镜头进光量小的难题。华为 P30 Pro、 OPPO Reno 变焦版以及三星 Galaxy S20 Ultra 的潜望式镜头模组采用的都是 5P 全塑镜头,华为 P40 Pro Plus 突破性地采用了 1G2P 的玻塑混合镜头。玻塑 混合镜头的应用将利好相玻璃镜片制造厂商以及具备玻塑混合技术储备的镜 头制造商。
  
  对于问题 3),从已推出的潜望式镜头手机来看,华为 P40 Pro+的“10 倍 光学变焦,100 倍数码变焦” 目前领先于其他厂商。该手机的潜望式长焦镜头 通过 1 个棱镜加 2 面镜子的设计,经过 5 次反射延长光路,光程较 P30 Pro 增 加了 178%。该设计并非只是多放几个反射镜这么简单,经过多次反射后光路畸 变会对成像质量造成较大影响,只有对棱镜模块内的反射镜组装平面的精度控 制在纳米级别,才能有效降低光路畸变,实现画质无损。华为 P40 Pro+中该精 度控制达到约 30 纳米,对棱镜模块生产厂商要求极高。未来随着棱镜模块的 设计更加复杂,其价值量也有望同步提升,利好棱镜模块供应商。
  
  对于问题 4),如何解决长焦镜头的防抖和对焦慢的问题,以保证成像质量, OPPO Reno 变焦版采用了滚珠式双重 OIS 光学防抖,通过在光学棱镜上使用两 个精度高达 0.001445°的滚珠式 VCM 驱动补偿 x、y 上的偏移所带来的抖动, 从而有效保障长焦镜头的高成片率,抵消手机抖动影响。华为 P40 Pro+则是采 用滑槽式 AF 长寿命马达,放置于反射镜的后面以避开复杂的光路。通过滑槽式 承载方式,搭配极强的磁力与精密杠杆结构,精巧地平衡了前端的反射镜负载, 同时采用优异的润滑材料,使马达能够高稳定、高精度地移动反射镜,实现自 动对焦功能。防抖和对焦性能的提升对音圈马达厂商提出更高要求。
  
  对于问题 5),视场融合算法需要进一步提升以提高混合变焦的画质。据消 费者普遍反映,目前厂商宣称的 50 倍或 60 倍数码变焦基本只是宣传的噱头, 实际在 10 倍混合变焦之外,成像质量就明显下降。未来更高倍数的数码变焦 还需进一步提升算法。目前算法厂商主要由手机厂商自行提供,知名的第三方 算法厂商较少,代表厂商为国内厂商虹软科技。
  
  2.潜望式镜头今明两年有望迎来爆发
  
  目前搭载潜望式镜头的智能手机均为旗舰机型,参照三摄的渗透过程,我 们认为随着潜望式镜头的成本逐步下降,未来中低端机型也有望逐步搭载较低 规格的潜望式镜头,今明两年潜望式镜头出货量有望迎来爆发。2019 年随着三 摄算法的成熟和模组厂能力的提升,三摄逐步渗透到千元智能手机。根据群智 咨询数据,2018 年华为引领三摄智能手机市场,后置三摄渗透率达 7%;三星、 OPPO 紧随其后,渗透率约为 1%,其他品牌渗透率为 0。到了 19 年,各品牌后 置三摄渗透率大幅提升,华为、苹果领先,分别达 31%和 20%;小米、三星和 vivo 随后,分别为 17%、16%和 16%;OPPO 达 11%。
  
  潜望式镜头方面,仍是华为主导,OPPO 和三星紧跟。据群智咨询数据,预 计 2019 年全球搭载潜望式镜头的智能手机出货量约 1500 万部,其中主要贡献 来自华为 P&Mate 系列,以及 OPPO Reno 系列。随着潜望式镜头的供应链进一 步成熟,零部件成本会进一步下降,从而带动潜望式镜头向中低端智能手机下 沉。目前售价仅 2099 元的小米 10 青春版已经打响头阵,成为首部搭载潜望式 镜头的中端机型。群智咨询预计,2020 年全球搭载潜望式镜头的智能手机出货 量将达到 8300 万部,2023 年有机会突破 4 亿部。
  
  3.棱镜、镜头、VCM 及组装环节迎来增量
  
  3.1.产业链全景图
  
  潜望式摄像头的零部件主要包括棱镜模块、镜头、VCM、CMOS 传感器和滤 光片,相比普通摄像头增加了棱镜模块。对于镜头环节,前面提到潜望式摄像 头的镜头需要更高的透光率和更小的体积,因此需要重新设计。对于 VCM 环节, 前面也提到焦距越长,对防抖要求越高,从而 VCM 的设计也更加复杂。对于 CMOS 环节,由于摄像头模组体积的限制,潜望式镜头的 CMOS 规格相对较低。最后 对于组装厂商来说,包含潜望式摄像头的三摄模组对一致性要求更高,因此对 模组厂商要求也更高。因此对于供应链来说,潜望式镜头主要在棱镜、镜头、 VCM 和组装环节带来增量。
  
  从价值量来看,以华为 P30 Pro 为例,包含潜望式镜头的整个后置四摄模 组成本约 65-75 美元,其中棱镜模块的价值量高达 14-16 美元,包含棱镜 (2.5-3.5 美元)、 VCM(10 美元左右)和支架等,镜头价值量约 2.5-3.5 美元, CMOS 传感器价值量约 3-4 美元,考虑算法公司成本,单个潜望式镜头成本约 20-30 美元。华为消费者业务总裁余承东在接受媒体采访时透露,P40 的整个 摄像头模组成本是 100 美元,P40 Pro 和 P40 Pro Plus 的成本则更高。 另外 Techinsights 的拆解报告显示,S20 Ultra 的摄像头模组成本高达 107 美元, 是该机成本最高的零部件。
  
  从已发布的几款潜望式镜头智能手机来看,主要模组供应商均为头部手机 摄像头厂商,包括舜宇光学、欧菲光、立景光电和三星电机等,主要镜头供应 商为大立光和舜宇光学,主要 CMOS 芯片供应商为索尼和三星,主要 VCM 供应 商为 TDK 和 Mitsumi,主要棱镜供应商包括舜宇光学、中光学(利达光电)、亚 洲光学、水晶光电和 Optrontec 等。可看出国内厂商在棱镜、镜头和模组环节 占据一定优势,在 VCM 和 CMOS 环节仍处于追赶阶段。
  
  3.2.棱镜模块
  
  在舜宇光学 2019 年发布的专利中,可看出单独的潜望式镜头模块分别由 棱镜模块(下图 13)、光学镜头(下图 12)和 CMOS 传感器(下图 11)构成。 棱镜模块包括一棱镜(下图 131)、一转向载体(下图 132)、一基座(下图 133)、 一弹性支架(下图 134)和两个 VCM(下图 135)。棱镜通过卡合、嵌套或胶粘 等方式被安装于转向载体,转向载体通过弹性支架连接在基座上,并可以在基 座上转动。 VCM 可以沿着棱镜反射面的垂直方向驱动转向载体和棱镜一起转动, 以实现光学防抖效果。
  
  棱镜模块由棱镜供应商组装,棱镜的原材料为光学玻璃,其加工工艺为光 学冷加工,其技术门槛相对较低。潜望式镜头中棱镜的制备工艺相比传统工艺 复杂度提升,需要进行硬化、遮光和切割处理,以提高强度、美观度和轻薄度。 全球主要棱镜供应商集中在中国大陆、中国台湾和韩国。中国大陆主要厂商有 舜宇光学、中光学(原利达光电)、水晶光电,其中舜宇光学和中光学是华为 棱镜模块主要供应商,另外欧菲光、福光股份、五方光电也表示在布局棱镜相 关产能。中国台湾主要厂商有亚洲光电,是华为 P30 Pro 的棱镜模块供应商之 一。韩国主要厂商有 Optron-Tec,是三星 S20 Ultra 和 OPPO Reno 变焦版的 和三星 S20 Ultra 的棱镜模块供应商之一。随着更多厂商的产能释放,棱镜模 块未来 ASP 有望下降。
  
  3.3.音圈马达(VCM)
  
  音圈马达(VCM,Voice Coil Motor)的作用是实现自动对焦(AF, Auto-Focus) 和光学防抖(OIS, Optical Image Stabilization)。拍摄过程中相机的轻微抖 动会造成画面模糊,镜头内的陀螺仪侦测到微小的移动后将信号传至微处理器, 计算出需要补偿的位移量,通过马达对镜片组进行补偿,从而可尽量减少成像 的偏移,降低抖动的影响。对于长焦镜头来说,同样程度抖动造成的偏移量更 大,从而对成像效果影响也更大。此外,长焦镜头对焦普遍比主摄略慢,尤其 是拍运动物体很容易失焦。因此潜望式长焦镜头的 VCM 设计也更加复杂,相应 的价值量也更高。华为 P40 Pro Plus 的长焦镜头搭载的是滑槽式 AF 长寿命马 达,为了不干扰复杂的光路设计,该马达设计在反射镜的后面,并采用滑槽式 承载方式,搭配极强的磁力与精密杠杆结构,平衡了前端的反射镜负载。此外 该马达采用了优异的润滑材料,使马达能够高稳定、高精度地移动反射镜,实 现自动对焦功能,并拥有足够长的使用寿命。华为已为该马达申请了专利。
  
  从全球竞争格局来看,目前日韩厂商占据主导地位,以 ALPS、 TDK、Mitsumi、 SEMCO 和 JAHWA 为代表的日韩厂商占据了 60%左右的市场份额,目前潜望式镜 头的马达主要由 Mitsumi 和 TDK 提供,价格在 10 美金左右。
  
  国内厂商近两年在国内手机厂商的扶持下也不断崛起,代表厂商皓泽 (HOZEL)、中蓝电子(ZET)、新思考(New-Shicoh)和比路(BL)等,上述厂 商已经全面进入华为、小米、OPPO 和 vivo 等为代表的中国手机主流品牌厂家 供应链,在中低端手机产品线开始快速替代国际 VCM 大厂。目前新思考也推出 了潜望式光学变焦马达,未来有望受益潜望式摄像头的渗透。
  
  3.4.镜头
  
  全球手机镜头市场的竞争格局相对稳定,目前中国台湾厂商大立光仍处于 绝对领先地位,2019 年全球市场份额达到 35%,其次市占率靠前的为中国大陆 厂商舜宇光学、中国台湾厂商玉晶光电、韩国厂商 SEKONIX(世高光)和日本 厂商关东辰美,2019 年全球市场份额分别为 9%/9%/6%/6%。
  
  大立光不论是在出货量还是在技术方面都是行业绝对的龙头,公司 8P(塑 胶镜片)已于 2019 年第 4 季开始出货,但良率十分低。前面提到为解决潜望式结构进光量小的问题,玻塑混合镜头方案被提出,用玻璃镜片替代 1-2 片塑料 镜片。玻璃镜片主流工艺包括:模造工艺、WLO(Wafer-Level Optics,晶圆级 光学)工艺和 WLG(Wafer-Level Glass,晶圆级光学玻璃)工艺。模造工艺相对成 熟,目前主要采用毫米级注塑工艺,即将玻璃初胚置于精密加工成型模具中, 升高温度使玻璃软化,再使玻璃受力变形分模取出,得到所需要的镜片形状。 模造工艺是目前主流的镜片加工工艺,其加工效率低,性价比较低。WLO 工艺 是在整片玻璃晶圆上,用半导体工艺批量复制加工镜头,将多个镜头晶圆压合 在一起再切割成单颗镜头,优点是尺寸小、一致性好,但目前可达到的像素较 低,主要用于准直镜头。WLG 工艺是 WLO 工艺的升级版,在切割晶圆前,使用 专用胶水印刷到玻璃上制成非球面玻璃,其光学性能更好,生产效率更高,但 目前技术还不成熟,良率有待突破。随着玻塑混合镜头生产工艺进一步成熟, 手机厂商有望逐步采用该技术。模造玻璃的技术门槛很高,目前全球仅有日本 厂商 HOYA、中国台湾厂商亚洲光学、中国大陆厂商舜宇光学、联创电子和联合 光电等少数公司可实现量产,HOYA 是华为 P40 Pro 的潜望式镜头中的玻璃镜片 供应商,联创电子的 6P1G 镜头厚度仅有 7.2mm,比主流的 7P 塑料镜头薄 0.3mm, 于 2019 年下半年量产出货,良率超过 40%,应用于荣耀 V30。WLG 工艺方面, 瑞声科技(AAC)是全球唯一掌握 WLG 晶圆级光学玻璃镜片量产技术的公司, 并于 19 年年底开始投产。舜宇光学在三种工艺上均有所储备,公司是荣耀 V30 6P1G 玻塑混合镜头一供,联创电子为二供。
  
  大立光目前对于玻塑混合技术仍然不太看好,认为其在手机镜头应用上无 论是价格或是品质都不具有优势,因此仍以高端全塑镜头为方向,目前 9P 镜 头正在设计中。
  
  3.5.图像传感器(CIS)
  
  前面提到过,由于摄像头模组厚度限制,潜望式镜头内的图像传感器无法 采用较大的尺寸,因此采用的都是规格相对较低的 CMOS 芯片,对于图像传感 器厂商来说受益较小。目前全球 CMOS 传感器市场处于寡头垄断阶段,索尼遥 遥领先,据 TSR 数据,2019 年全球图像传感器市场索尼市占率达 49.1%,其次 是三星、豪威(被韦尔股份收购),市占率分别为 17.9%和 9.5%,加上安森美 半导体和 SK 海力士前五大公司全球市场份额超过 90%。目前发布的潜望式镜头 智能手机采用的基本是索尼和三星的 CMOS 芯片。国内公司韦尔股份通过 2019 年对美国豪威科技的收购,使我国在 CMOS 传感器市场拥有一席之地。豪威科 技于 1995 年在美国加州成立,CMOS 传感器是其主要收入来源,目前公司已经 进入华为供应链,并在 19 年 6 月正式推出 4800 万像素产品,进入主摄像头领 域。除豪威科技外,韦尔股份还通过收购分别获得了国内两家 CMOS 芯片厂商 视信源和思比科 79.93%和 85.31%的股权,进一步巩固了 CMOS 传感器领域的布 局。
  
  3.6.模组
  
  由于潜望式镜头增加了棱镜模块,光路更加复杂,因此对装配公差的要求 也更高,从而一线模组厂商具备竞争优势。从营收来看,LG innotek、Semco、 富士康、舜宇光学和欧菲光等属于第一梯队,2018 年全球市占率分别为 12%/12%/11%/9%/9%;第二梯队包括立景光电、丘钛科技等厂商,市占率为 3%-4%。 从出货量来看,欧菲光和舜宇光学出货量相对领先,由于 LG innotek 和 Semco 等韩国厂商主要供应苹果和三星,因此单机价值量相对更高。目前潜望式镜头 模组的主要供应商包括欧菲光、舜宇光学和立景光电等,上述厂商未来有望进 一步受益潜望式镜头渗透率的提升。
  
  4. A 股推荐标的(略,详见报告原文)
  
  4.1.水晶光电
  
  4.2.联创电子
  
  4.3.欧菲光
  
  ……
  
  作者:未来智库
  
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  来源:雪球
  
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21楼 52RD网友 219.133.*.* 发表于 2020/6/18 14:11 回复
潜望镜应该是未来的趋势。
共有评论21篇 查看所有评论
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