2019年中國光學(xué)市場發(fā)展前景分析：三攝、多攝滲透率、手機(jī)攝像頭模組產(chǎn)量、電影攝像頭、潛望式鏡頭、屏下指紋識別發(fā)展趨勢[圖]

    鏡頭是一個技術(shù)門檻較高的行業(yè)，行業(yè)格局集中度較高。從市場格局看，行業(yè)集中度較高，并且有進(jìn)一步提升的趨勢。各廠商鏡頭營收占公司總營收的比例：大立光 99%、玉晶光 95%、舜宇 18~22%、聯(lián)創(chuàng)電子 15~20%、聯(lián)合光電 98%。從手機(jī)鏡頭的盈利能力來看，大立光的毛利率比舜宇高 20 個百分點，玉晶光的盈利能力于近兩年快速修復(fù)。歷史上鏡頭企業(yè)有兩種模式可以生存，技術(shù)升級或差異化生產(chǎn)。鏡頭的生存方式要么進(jìn)行足夠的技術(shù)積累，諸如大立光、玉晶光、舜宇光學(xué)、關(guān)東辰美；要么專注于利基市場進(jìn)行差異化競爭，諸如聯(lián)合光電、聯(lián)創(chuàng)電子。大立光是手機(jī)鏡頭行業(yè)絕對的霸主，舜宇作為國內(nèi)鏡頭龍頭正在逐漸趕上，此外瑞聲科技在混合鏡頭和 WLO 領(lǐng)域、聯(lián)合光電在安防鏡頭、聯(lián)創(chuàng)電子在運動相機(jī)鏡頭領(lǐng)域有較強(qiáng)的差異化布局能力，并將逐漸進(jìn)入消費電子鏡頭領(lǐng)域。汽車鏡頭領(lǐng)域，舜宇則遙遙領(lǐng)先，市占率全球第一。

    各廠商鏡頭營收占公司總營收的比例

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    如今智能手機(jī)進(jìn)入存量時代，各大手機(jī)廠商都在尋找新的手機(jī)性能以謀求差異化的競爭優(yōu)勢和銷量突破。在智能手機(jī)進(jìn)化的過程中，攝像頭的升級是消費者見證的的升級之一。從生物識別到人臉識別，從 3D 建模到虛擬現(xiàn)實，隨著 5G 時代的到來，光學(xué)的革命性創(chuàng)新將與新的 AR\VR 領(lǐng)域息息相關(guān)，也為供應(yīng)商帶來了更多的創(chuàng)新方向和更大的市場空間。

    一、三攝、多攝加速滲透

    隨著消費者對高質(zhì)量拍照、錄像的需求日益增加，攝像頭模組的進(jìn)化是智能手機(jī)發(fā)展的必經(jīng)之路。伴隨著雙攝、三攝滲透率的提高，市場將會開啟新的成像變革。

    2014 -2019 年全球手機(jī)攝像頭模組消費量及預(yù)測（億顆）

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    2014～2019 年國內(nèi)手機(jī)攝像頭模組產(chǎn)量及預(yù)測（億顆）

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    旗艦機(jī)種的像素不斷升級，由 2000 萬逐漸升至 4000 萬。前置攝像頭也逐漸由 800 萬升級至 2400 萬，拍照效果提升。此外，國內(nèi)高端機(jī)種的鏡頭也逐漸從 5P 升級到 6P，以便實現(xiàn)超級大廣角，大光圈，光學(xué)變焦也不斷升級至三倍，使得夜拍效果逐漸加強(qiáng)。IDC 預(yù)計 2018 年后置鏡頭的 6P 滲透率約為 40%。

    2015-2020年中國手機(jī)廠商像素趨勢及預(yù)測

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    6P 鏡頭滲透率

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    2018 年三攝滲透率僅為 1.6%，而到了 2020 年三攝的滲透率將達(dá)到 24.5%。在采用三攝的機(jī)型上，安卓陣營在今明兩年或比蘋果更加積極。

    2016-2020年三攝滲透率趨勢

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    二、傳感系統(tǒng)

    3D sensing 是智能手機(jī)創(chuàng)新的趨勢之一，當(dāng)前正加速向中低端手機(jī)滲透。目前實現(xiàn) 3Dsensing 共有三種技術(shù)，分別為雙目立體成像、結(jié)構(gòu)光和 ToF，目前已經(jīng)比較成熟的方案是結(jié)構(gòu)光和 TOF。其中結(jié)構(gòu)光方案最為成熟，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè) 3D 視覺，TOF 則憑借自身優(yōu)勢成為在移動端較被看好的方案。

    ToF（Time of Flight）技術(shù)是 2018 年才被應(yīng)用到手機(jī)攝像頭的 3D 成像技術(shù)，其通過向目標(biāo)發(fā)射連續(xù)的特定波長的紅外光線脈沖，再由特定傳感器接收待測物體傳回的光信號，計算光線往返的飛行時間或相位差，從而獲取目標(biāo)物體的深度信息。ToF 鏡頭主要由發(fā)光單元、光學(xué)鏡片及圖像傳感器構(gòu)成。其識別距離可達(dá)到 0.4 米到 5 米，因此已有品牌，如 OPPO、華為等，將其應(yīng)用于手機(jī)后置攝像。ToF 技術(shù)具備抗干擾性強(qiáng)、FPS 刷新率更高的特性，因此在動態(tài)場景中能有較好表現(xiàn)。另外 ToF 技術(shù)深度信息計算量小，對應(yīng)的CPU/ASIC 計算量也低，因此對算法的要求更低。但相對于結(jié)構(gòu)光技術(shù)，ToF 技術(shù)的缺點在于其 3D 成像精度和深度圖分辨率相對較低，功耗較高。

    結(jié)構(gòu)光技術(shù)和 ToF 各有優(yōu)勢，在移動端的應(yīng)用上具有互補(bǔ)的特性，但不可否認(rèn)的是，ToF的多場景應(yīng)用呈現(xiàn)出了更為廣闊的發(fā)展前景。iPhone X 對 3D 結(jié)構(gòu)光的應(yīng)用帶動了這項技術(shù)的發(fā)展和滲透，目前相較于 ToF，結(jié)構(gòu)光技術(shù)在應(yīng)用上更為成熟，出貨量上明顯占優(yōu)。而且結(jié)構(gòu)光的掃描效果更為真實，具備更強(qiáng)的 3D 還原能力。但遺憾的是，作用距離的劣勢限制了其應(yīng)用。ToF 技術(shù)彌補(bǔ)了距離上的缺陷，由于能夠支持更遠(yuǎn)的作用距離，ToF 技術(shù)可以被應(yīng)用于包含 3D 人臉識別、3D 建模以及手勢識別、體感游戲、AR/VR 在內(nèi)的更多場景中，從而為智能手機(jī)更娛樂性和實用性的體驗。此外，相比結(jié)構(gòu)光技術(shù)，ToF 的模組復(fù)雜度低，堆疊簡單，可以做到非常小巧且堅固耐用，在屏占比不斷提高的外觀趨勢下，更得到手機(jī)廠商的青睞。

    三種 3D 傳感方案比較

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    隨著體感交互、3D 識別與感知、環(huán)境感知以及 AR 地圖構(gòu)建等技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，市場對 3D 視覺與識別技術(shù)的興趣日益濃厚，ToF 的使用進(jìn)一步豐富了 3D 建模技術(shù)的應(yīng)用場景。

    拍照虛化，ToF 具備更好的景深采集功能，加入智能手機(jī)后攝模組后，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、遠(yuǎn)距離獲取更高精度的景深信息，從而完成較結(jié)構(gòu)光更大范圍的 3D 建模，而且由于自帶紅外光源，其在暗光環(huán)境下獲得的景深信息同樣準(zhǔn)確。因此，有 TOF 攝像頭參與的成像在虛化效果上會更加真實，富有層次，從而能夠帶來更好人像模式體驗。

    體感游戲，通過TOF技術(shù)能夠采集到被拍攝人的身體深度信息，捕捉和采集身體的動作，進(jìn)行手勢判定，控制預(yù)制的 3D 建模人偶的形象和動作，實現(xiàn)真人和 3D 虛擬形象跟隨，，用身體、動作和手勢做游戲交互。

    從出貨量上來看，預(yù)測智能手機(jī) 3D 感測需求將從 2017 年的 4000 萬部增加至 2019年的 2 億部以上，其中 2019 年的 ToF 機(jī)型還主要集中在幾款高端旗艦機(jī)，從 2020 年開始 TOF 的出貨量將進(jìn)一步爆發(fā)，在整體 3D 感應(yīng)中占比有望達(dá)到 40%。

    2017-2022年3D 感應(yīng)市場中 TOF 與結(jié)構(gòu)光的占比及預(yù)測

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    預(yù)測2019/2020年TOF的出貨量為7760萬/2.1億部，同比大幅增長747%/166%。

    2017-2020年全球手機(jī)出貨量趨勢及預(yù)測

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    2017-2020年TOF 出貨量趨勢及預(yù)測

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    預(yù)計 ToF 和結(jié)構(gòu)光的 BOM 成本大約為 12~15 美元和 20 美元，相比之下 TOF 更具有成本優(yōu)勢。以 iPhone X 為例，結(jié)構(gòu)光技術(shù)的解決方案包括三個子模塊（點投影儀，近紅外攝像機(jī)和泛光照明器+接近傳感器），而 ToF 解決方案則將三個集成到一個模塊中，可以將包裝成本降低。

    三、電影攝像頭

    在拍照方面，華為手機(jī) P 系列和 Mate 系列長期霸榜 DxOMark 榜單第一名位置，華為在Mate 30 系列的相機(jī)也進(jìn)行的重點的升級。Mate30 Pro 是全球首個商用雙后置 4000 萬攝像頭的手機(jī)，并擁有超高的 ISO 和雙 OIS 光學(xué)防抖， 新加入的 4000 萬像素電影攝像 萬像素電影攝像頭， 頭，1/1.54 英寸感光元器件，是華為手機(jī)迄今最大的一顆感光元件 英寸感光元器件，是華為手機(jī)迄今最大的一顆感光元件 ，支持超高清的夜景攝像，支持最高 7680 幀的超級慢動作功能，每秒定格 7680 個瞬間。同時華為 Mate30Pro 電影攝像頭支持超高清夜攝，視頻感光度最高可達(dá) ISO 51200，主要得益于新的傳感器和麒麟 990 的 ISP 5.0。

    剛剛發(fā)布的榮耀 V30 PRO 作為榮耀 V 系列最新旗艦手機(jī)，采用旗艦 990 旗艦處理器和支持 5G 網(wǎng)絡(luò)，并且?guī)砹?Matrix Camera 相機(jī)矩陣。榮耀 V30 PRO 的 Matrix Camera相機(jī)矩陣?yán)锩姘艘活w 4000 萬像素的主攝和一顆 1200 萬像素的電影攝像頭，針對視頻加入專用的電影攝像頭，專門負(fù)責(zé)視頻拍攝，針對視頻進(jìn)行優(yōu)化。

    四、潛望式鏡頭

    目前手機(jī)大多數(shù)的光學(xué)變焦倍數(shù)多為 2x，我們認(rèn)為未來隨著消費者對手機(jī)拍照的要求越來越高，光學(xué)變焦倍數(shù)會進(jìn)一步發(fā)展，5x 甚至 10x 的光學(xué)變焦將成為主流，潛望式的設(shè)計可以很大程度上縮小鏡頭模組的高度，實現(xiàn)手機(jī)輕薄化的趨勢，也將引領(lǐng)新一輪攝像頭領(lǐng)域的升級。

    五、屏下指紋識別

    隨著光學(xué)指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈的初步成熟，供應(yīng)鏈的進(jìn)一步完善，屏下指紋識別應(yīng)用規(guī)模將顯著擴(kuò)大，同時，隨著國內(nèi) OLED 面板廠商的生產(chǎn)能力逐漸導(dǎo)入，目前只適用于 OLED屏幕的光學(xué)式和超聲波式屏下指紋識別方案的成本將會逐漸下降，光學(xué)式屏下指紋識別方案的滲透率將進(jìn)一步提升。根據(jù) IHS Markit 數(shù)據(jù)預(yù)測，2018 光學(xué)式指紋識別模組的出貨量將預(yù)計超過 9000 萬顆；2019 年繼續(xù)保持高速增長，出貨量預(yù)計將超過 1.75 億顆；至 2021 年預(yù)計將超過 2.8 億顆，對光學(xué)指紋傳感器（CIS）的需求潛力巨大。

    2018-2021年光學(xué)模組出貨量及預(yù)測

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    光學(xué)指紋識別方案的產(chǎn)業(yè)鏈主要分為算法及芯片（核心領(lǐng)域）、CMOS（將光信號轉(zhuǎn)化為電信號）、Lens（主要是微透鏡陣列）、濾光片以及產(chǎn)品封裝。作為國內(nèi)主要圖像傳感器供應(yīng)商之一的豪威科技，將受益于光學(xué)指紋識別產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模的快速擴(kuò)張。

    目前，市場上已發(fā)售的智能手機(jī)大多采用光學(xué)屏下指紋識別技術(shù)，京東方的專利申請量最多，排在國內(nèi)首位，天馬微電子、信煒科技、三星和歐菲分列第二名至第五名。中國的手機(jī)廠商率先大規(guī)模應(yīng)用了屏下指紋技術(shù)，小米和 vivo 是最早大規(guī)模應(yīng)用光學(xué)屏下指紋技術(shù)的手機(jī)廠商。華為在此次的 Mate 20 Pro 也搭配了屏下指紋版本。供應(yīng)商為匯頂科技。

    第一部采用屏下指紋手機(jī)的是 VIVO X20Plus UD，其采用的是新思科技的算法芯片。隨后，vivo X21 UD，華為 Mate RS 保時捷版，小米 8 探索版、vivo Nex 和華為 Mate 20Pro 也紛紛配置了屏下指紋解鎖的功能，采用的主要是匯頂科技的算法。OPPO 與 18 年下半年的新機(jī)也都配備了屏下指紋解鎖的功能，主供為思立微。神盾憑借著與三星之間的供應(yīng)關(guān)系，已經(jīng)通過了認(rèn)證，成為目前三星光學(xué)指紋辨識主要供應(yīng)商。

    最近美國專利局顯示，三星注冊了全屏屏下指紋專利技術(shù)，這種屏下指紋專利沒有指定區(qū)域，而是整個屏幕，從而提高指紋識別的處理速度并提高用戶的體驗。

    六、光學(xué)發(fā)展趨勢

    預(yù)測，2018 年全球 AR\VR 市場規(guī)模超過 700 億元人民幣，同比增長 126%。其中，VR 整體市場超過 600 億元，VR 內(nèi)容市場約 200 億元，AR 整體市場超過 100 億元，AR 內(nèi)容市場接近 80 億元， 預(yù)計 2020 年全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過 2000 億元，其中 VR 市場 市場1600 億元，AR 市場 450 億元。

    2015-2020年全球虛擬現(xiàn)實市場及預(yù)測

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    全球 VR/AR 頭顯出貨量預(yù)計在 2019 年達(dá)到 890萬，同比增長 54.1%。未來出貨量預(yù)計將以 66.7%的復(fù)合年增長率在 2019-2023 年間保持強(qiáng)勁增長，并在 2023 年達(dá)到 6860 萬。

    2019-2023年全球 AR/VR 終端出貨量及預(yù)測

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    中國的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的日漸成熟，市場規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大， 2018年中國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模將突破百億元大關(guān)。到了 2020 年中國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模將達(dá) 300億人民幣。

    2015-2020年中國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模及預(yù)測

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    2018 年中國虛擬現(xiàn)實行業(yè)軟 年中國虛擬現(xiàn)實行業(yè)軟件收入將達(dá)到 件收入將達(dá)到 30% ，硬件收入占比為 70% ；軟件收入將有望在 2019 年超越硬件收 年超越硬件收入。

2016-2020年中國虛擬現(xiàn)實市場軟件硬件收入及預(yù)測

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2015-2020年中國虛擬現(xiàn)實市場用戶人數(shù)及預(yù)測

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    3D 攝像頭技術(shù)提供的手勢識別功能將成為未來 AR/VR 領(lǐng)域的核心交互手段。 領(lǐng)域的核心交互手段。目前各大廠商推出的 VR 設(shè)備大都需要控制器，游戲控制器的優(yōu)勢在于控制反饋及時、組合狀態(tài)多。以 以 HoloLens 為例，就擁有一組四個環(huán)境感知攝像頭和一個深度攝像頭，環(huán)境感 為例，就擁有一組四個環(huán)境感知攝像頭和一個深度攝像頭，環(huán)境感知攝像頭用于人腦追蹤，深度攝像頭用于輔助手勢識別并進(jìn)行環(huán)境的三維重構(gòu)。

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國光學(xué)元件行業(yè)市場經(jīng)營風(fēng)險及發(fā)展前景預(yù)測報告》