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潛望式攝像頭是智能手機(jī)高倍“光學(xué)變焦”必經(jīng)之路

PlBr_N1mobile ? 來源:YXQ ? 2019-05-21 15:38 ? 次閱讀
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智能手機(jī)拍照怎么玩?

1.1 存量市場,聚焦外觀差異化和攝像頭創(chuàng)新

智能手機(jī)經(jīng)歷了2003-2015年出貨量爆發(fā)式增長的黃金十余年,目前行業(yè)已經(jīng)步入了成熟期,2016-2018Q3出貨量同比增速均在±3%的范圍內(nèi)波動;智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的主要驅(qū)動力也從出貨量驅(qū)動變?yōu)槟K創(chuàng)新驅(qū)動。

外觀差異化和優(yōu)異的拍攝性能,消費(fèi)者更易買單:從近兩年智能手機(jī)的創(chuàng)新方向來分析,主要集中在攝像頭(數(shù)量上單攝到雙攝再到三/多攝,功能上超廣角、3D攝像頭、多倍光學(xué)變焦等等),屏幕(全面屏,水滴屏,挖孔屏,折疊屏等)等外觀模塊。

需求端,根據(jù)中國統(tǒng)計(jì)信息服務(wù)中心的數(shù)據(jù),75.0%的消費(fèi)者關(guān)心智能手機(jī)的外觀,外觀仍然是消費(fèi)者第一考慮的因素;從功能上來看,65.0%的消費(fèi)者對拍照提出需求,拍照功能是智能手機(jī)最被消費(fèi)者看重的功能。

供給端,終端廠商樂于在攝像頭和屏幕上做文章。舉例華為Mate20,Mate20發(fā)布時(shí)間為10月26日,但是8月底“浴霸式”三攝已經(jīng)霸屏手機(jī)行業(yè),華為一方面是為了預(yù)先提升消費(fèi)者對新攝像頭結(jié)構(gòu)的接受度,以防新機(jī)發(fā)布后消費(fèi)者過于抵觸,另一方面也是通過“浴霸式”三攝吸足了消費(fèi)者的眼球。近兩年,各大智能手機(jī)廠商,尤其是國產(chǎn)智能手機(jī)品牌,在新機(jī)設(shè)計(jì)以及前期的市場宣傳中無一例外都把攝像頭放在最為重要的模塊之一。

手機(jī)攝像頭的天花板遠(yuǎn)未觸及:雖然智能手機(jī)出貨量已經(jīng)飽和,未來增長空間有限,但是手機(jī)攝像頭創(chuàng)新依舊如火如荼。短期來看,2019-2020年三/四攝將會在高端智能手機(jī)中開始滲透,其中高端攝像頭如潛望式攝像頭,3D攝像頭,大尺寸CMOS攝像頭等等;長期來看,智能手機(jī)與單反相機(jī)巨大的照相性能差距,將會推動手機(jī)攝像頭行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

1.2 手機(jī)攝像頭替代不了單反相機(jī),但性能會向單反靠攏

手機(jī)攝像頭相較于單反相機(jī)短板之一 —— CIS尺寸!

CIS尺寸是手機(jī)攝像頭不可逾越的鴻溝:單反攝影界有一句俗語叫“底大一級壓死人”,這里的“底”指的是圖像傳感器(CMOS Image Sensor,CIS)。CIS尺寸對照相素質(zhì)的影響至關(guān)重要,CIS尺寸越大,對進(jìn)入攝像頭的光線的信息捕捉的越多,對相片的還原效果就越好。手機(jī)由于自身體積的限制,CIS尺寸無法與單反相機(jī)抗衡,這也就造成了智能手機(jī)與單反相機(jī)拍照性能的巨大差距。對比華為兩款旗艦機(jī)與單反相機(jī)和數(shù)碼相機(jī),我們可以看到智能手機(jī)攝像頭的CIS感光面積已經(jīng)可以媲美數(shù)碼相機(jī),但是與低端單反相機(jī)的CIS感光面積仍有數(shù)倍差距,更無法與頂級單反相機(jī)相比,全畫幅單反相機(jī)的CIS感光面積是Mate20 Pro CIS感光面積的20倍。因此,我們認(rèn)為手機(jī)攝像頭局限于載體尺寸,不可能代替單反相機(jī),但會迫使單反相機(jī)進(jìn)入小眾領(lǐng)域,因?yàn)楸銛y性是智能手機(jī)不可忽視的優(yōu)勢。

手機(jī)攝像頭相較于單反相機(jī)短板之二 —— 變焦!

變焦的意義是什么?讓攝像頭拍得更遠(yuǎn)更清晰!變焦,顧名思義,就是改變焦距,從而得到不同寬窄的視場角,不同大小的影像和不同的景物范圍。焦距變長,可以拍攝的景物距離就可以更遠(yuǎn)。變焦方式通常有光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦兩種方式。

光學(xué)變焦照相素質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于數(shù)碼變焦,智能手機(jī)在光學(xué)變焦領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于單反相機(jī):光學(xué)變焦是依靠鏡頭中鏡片的移動(改變鏡片之間的距離),進(jìn)而改變鏡頭的焦距,實(shí)現(xiàn)變焦;而數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的處理器,把圖片內(nèi)的每個(gè)像素面積增大,從而達(dá)到放大目的。因此,數(shù)碼變焦在照片細(xì)節(jié)上和光學(xué)變焦的差距很大,尤其是對于遠(yuǎn)距離拍攝,這一劣勢會非常突出。尼康在2018年7月推出了擁有125×光學(xué)變焦的超長焦相機(jī)P1000,等效焦距為24-3000 mm,甚至可以拍出月球的環(huán)形山。但是,高倍光學(xué)變焦也有其相應(yīng)的劣勢,即長焦端對應(yīng)光圈會比較小,導(dǎo)致照相素質(zhì)下滑??傮w來講,目前主流智能手機(jī)旗艦機(jī)僅有2-3×的光學(xué)變焦,但光學(xué)變焦將會是智能手機(jī)攝像頭創(chuàng)新的主要方向,我們認(rèn)為5×和10×光學(xué)變焦在短期內(nèi)將會向旗艦機(jī)滲透。

智能手機(jī)攝像頭光學(xué)變焦的兩種方式:根據(jù)變焦的形式,光學(xué)變焦可以分為內(nèi)變焦和外變焦兩類方案。內(nèi)變焦指前后鏡片之間的距離不變,由之間的鏡片組前后移動變焦,簡單理解就是變焦在機(jī)身內(nèi)完成,攝像頭外觀沒有變化;而外變焦則是通過前鏡片組和后鏡片組移動變焦,類似于我們平常見到的伸縮式鏡頭。

為什么智能手機(jī)攝像頭要采用內(nèi)變焦?從智能手機(jī)攝像頭光學(xué)變焦的發(fā)展歷史來看,早在2013年三星就推出了外變焦智能手機(jī)Galaxy S4Zoom,該機(jī)具備10×光學(xué)變焦能力,但是從機(jī)身形狀我們可以看到整個(gè)手機(jī)非常厚,尤其是在長焦端;伸縮式的外變焦方式?jīng)]有流行起來的原因是一方面智能手機(jī)追求厚度越來越薄,外變焦方式會顯得智能手機(jī)笨重,且耗電量會顯著增加;另一方面,智能手機(jī)使用頻繁且使用環(huán)境多樣,內(nèi)變焦最大的優(yōu)勢就是防水防塵性能更好,攝像頭相較更為穩(wěn)定。

至2018年,各大手機(jī)品牌開始推出內(nèi)置光學(xué)變焦旗艦機(jī),除華為Mate20 Pro具備3×光學(xué)變焦能力以外,其他手機(jī)品牌旗艦機(jī)均只具備2×光學(xué)變焦能力。

5×以上光學(xué)變焦,智能手機(jī)無法承受的厚度之痛:3×光學(xué)變焦之后,為了追求更高倍數(shù)的光學(xué)變焦,鏡頭組的光路設(shè)計(jì)將會更加復(fù)雜;另外,長焦鏡頭與CIS的距離變化范圍更為廣闊,因此整個(gè)模組的厚度會顯著增加,這對于輕薄化的智能手機(jī)是不可接受的。例如華為Mate20 Pro的厚度僅為8.6 mm,從厚度上無法加入高倍光學(xué)變焦所需要的長焦鏡頭。因此,為了實(shí)現(xiàn)高倍光學(xué)變焦,智能手機(jī)攝像頭勢必會發(fā)生巨大的變化。

二 潛望式攝像頭怎么玩?

雖然高倍光學(xué)變焦無法通過傳統(tǒng)的攝像頭實(shí)現(xiàn),但是近兩到三年各大智能手機(jī)終端品牌已經(jīng)開始在各自的旗艦機(jī)型中對低倍“光學(xué)變焦”做起了文章。我們嘗試分析判斷未來中短期以及長期智能手機(jī)光學(xué)變焦的發(fā)展路徑。

2.1 智能手機(jī)的“光學(xué)變焦”是怎么實(shí)現(xiàn)的?

雙/多定焦鏡頭實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)光學(xué)變焦仍是主流方案:目前,智能手機(jī)攝像頭的變焦并不是真正意義上的光學(xué)變焦,仍然是以兩顆或者多顆定焦鏡頭配合實(shí)現(xiàn)與光學(xué)變焦類似的拍攝效果。以iPhone X和華為Mate20 Pro為例,iPhone X雙攝像頭中兩顆鏡頭的焦距分別為28、52mm,iPhone X具備2倍“光學(xué)變焦”以及10倍數(shù)碼變焦;華為Mate20 Pro三攝像頭中三顆鏡頭的焦距分別為16(超廣角)、27(廣角)、80(長焦)mm,Mate20 Pro備3倍“光學(xué)變焦”、5倍混合變焦以及10倍數(shù)碼變焦。

雙攝“光學(xué)變焦”的原理:在工作的時(shí)候,兩個(gè)攝像頭同時(shí)拍攝出一張遠(yuǎn)景和一張近景照片,通過后端算法合成一張照片,支持實(shí)時(shí)的光學(xué)變焦,且保證圖像質(zhì)量一致。所以,雙攝“光學(xué)變焦”本質(zhì)上還是依靠后臺算法,并不是攝像頭焦距發(fā)生了變化,但是成像質(zhì)量達(dá)到光學(xué)變焦的效果。我們以2018年下半年發(fā)布的兩款旗艦機(jī)iPhone XsMax和華為Mate20 Pro為例來解釋雙攝“光學(xué)變焦”的工作原理

iPhone Xs Max雙攝“光學(xué)變焦”的原理:iPhone Xs Max具備2倍“光學(xué)變焦”和10倍數(shù)碼變焦。我們通過各類拍照模式測試研究了iPhoneXs Max的“光學(xué)變焦”原理。1)當(dāng)使用1200萬/28 mm焦距主攝像頭拍攝時(shí),產(chǎn)生無損照片;2)當(dāng)畫面從1×至2×之間時(shí),利用主攝像頭的數(shù)碼變焦實(shí)現(xiàn)變焦;3)當(dāng)畫面達(dá)到2×?xí)r,利用1200萬/52 mm長焦攝像頭拍攝,產(chǎn)生2×無損照片;4)當(dāng)畫面從2×至10×?xí)r,分為兩個(gè)情況:①光線條件好時(shí),智能手機(jī)利用長焦攝像頭和主攝像頭共同配合實(shí)現(xiàn)數(shù)碼變焦。②光線條件不好時(shí),智能手機(jī)獨(dú)用主攝像頭(此時(shí)并不開啟長焦攝像頭)實(shí)現(xiàn)2×至10×的數(shù)碼變焦。因此,iPhone Xs Max的2倍“光學(xué)變焦”實(shí)質(zhì)上是2倍光學(xué)定焦+10倍數(shù)碼變焦。

iPhone X值得夸贊的地方:1)強(qiáng)大的圖像處理器ISP,蘋果在何時(shí)切換攝像頭時(shí)主要就是依靠ISP,ISP會判斷那顆攝像頭的拍攝效果更佳,進(jìn)而選擇合適的攝像頭進(jìn)行工作;2)強(qiáng)大的后期算法,雖然1×至2×依靠的是數(shù)碼變焦,但是蘋果還是依靠算法做到了和光學(xué)變焦相媲美。

華為Mate20 Pro是怎么實(shí)現(xiàn)3×光學(xué)變焦的?華為Mate20 Pro后置“浴霸式”三顆攝像頭官方宣稱具備3×光學(xué)變焦,5×混合變焦(三個(gè)攝像頭通過不同組合實(shí)現(xiàn)各種環(huán)境下出色的5×變焦效果)和10×數(shù)字變焦。

我們可以看到,華為宣稱Mate20 Pro具備3×光學(xué)變焦(80/27=2.96≈3),而不是5×光學(xué)變焦(80/16=5),因此可以推測Mate20Pro在變焦過程中超廣角鏡頭參與度不會很高。進(jìn)一步研究了Mate20 Pro具體的“光學(xué)變焦”原理:1)當(dāng)畫面0.6×至1×?xí)r,使用2000萬超廣角實(shí)現(xiàn)數(shù)字變焦;2)當(dāng)畫面在1×?xí)r,使用4000萬廣角主攝像頭拍攝,產(chǎn)生無損照片;3)當(dāng)畫面在1×至3×?xí)r,使用主攝像頭的數(shù)碼變焦實(shí)現(xiàn)變焦;4)當(dāng)畫面達(dá)到3×?xí)r,利用主攝像頭和長焦攝像頭,產(chǎn)生3×無損照片;5)當(dāng)畫面在3×至5×?xí)r,采用主攝像頭和長焦攝像頭配合的數(shù)碼變焦實(shí)現(xiàn)工作;6)當(dāng)畫面在5×?xí)r,使用800萬長焦攝像頭單獨(dú)工作拍攝無損照片;7)當(dāng)畫面在5×至10×?xí)r,仍然單獨(dú)使用800萬長焦攝像頭實(shí)現(xiàn)數(shù)碼變焦。

華為Mate20 Pro在“光學(xué)變焦”上相對于iPhone Xs Max的優(yōu)勢:Mate20 Pro的長焦鏡頭焦距更長,達(dá)到了80 mm,為更高倍數(shù)的“光學(xué)變焦”提供硬件支持。

總結(jié)來看,無論是華為Mate20 Pro還是iPhone Xs Max,官方宣稱的“光學(xué)變焦”其實(shí)都是基于兩個(gè)不同焦距的定焦攝像頭,通過兩個(gè)攝像頭的光學(xué)定焦與數(shù)碼變焦的混合來實(shí)現(xiàn)“光學(xué)變焦”,本質(zhì)上有點(diǎn)偷換概念。但是,從目前這個(gè)時(shí)間點(diǎn)來看,這個(gè)方案是目前實(shí)現(xiàn)手機(jī)攝像頭變焦較為實(shí)際、較為劃算的一個(gè)方案,Mate20 Pro確實(shí)也是在低倍變焦領(lǐng)域?qū)Σ糠秩腴T級相機(jī)發(fā)起了挑戰(zhàn)。

三攝不是低倍“光學(xué)變焦”的剛需:通過研究雙攝的iPhoneXs Max和三攝的華為Mate20 Pro,我們可以得出一個(gè)結(jié)論,即對于低倍“光學(xué)變焦”,三攝還是雙攝并不是最重要的。無論是iPhone Xs Max還是Mate20 Pro,在“光學(xué)變焦”時(shí)用到的攝像頭數(shù)量最多只有兩個(gè)。Mate20 Pro多出的一個(gè)超廣角鏡頭只是在低倍變焦上提供了更大的變焦范圍,其最重要的作用還是提供120°的拍攝視角。未來,中低端機(jī)型的低倍“光學(xué)變焦”很有可能通過雙攝來實(shí)現(xiàn)。

長焦鏡頭才是雙/多攝“光學(xué)變焦”的核心難點(diǎn):對于智能手機(jī)來說,短焦是相對容易的,因?yàn)殓R頭厚度較薄,技術(shù)相對成熟;但是長焦鏡頭由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配復(fù)雜,另外鏡頭與感光芯片相對距離的范圍較廣,因此長焦鏡頭厚度厚,容易產(chǎn)生類似于iPhone手機(jī)背后攝像頭突起的情況。

2.2 潛望式攝像頭是智能手機(jī)高倍“光學(xué)變焦”必經(jīng)之路

為什么潛望式是實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦的必經(jīng)之路?上文提到現(xiàn)在智能手機(jī)“光學(xué)變焦”主要還是依靠2-3個(gè)定焦鏡頭的配合,其中最為重要的長焦鏡頭。變焦倍數(shù)越高,長焦攝像頭的高度越高,智能手機(jī)的厚度不足以支持高倍長焦攝像頭的高度,而潛望式攝像頭是解決這個(gè)問題最為直接有效的方法。

潛望式攝像頭與常規(guī)攝像頭模組元件組成差異不多,結(jié)構(gòu)區(qū)別較為明顯:以O(shè)PPO在2017年MWC推出的潛望式攝像頭為例,組成上,潛望式攝像頭模組與常規(guī)攝像頭模組差異不多,均含有感光芯片、鏡頭組、紅外濾光片、音圈馬達(dá),潛望式攝像頭較常規(guī)攝像頭多一到兩個(gè)光線轉(zhuǎn)向元件。光線轉(zhuǎn)向單元包括棱鏡外殼、棱鏡、棱鏡座、支承軸套、支承軸、支承卡座。

結(jié)構(gòu)上,潛望式攝像頭則與常規(guī)攝像頭模組由比較明顯的差異,潛望式鏡頭鏡片與智能手機(jī)平面垂直放置,而常規(guī)攝像頭鏡頭鏡片則是與平面平行放置,因此潛望式攝像頭為鏡頭組提供更長的空間選擇。潛望式攝像頭在智能手機(jī)中結(jié)構(gòu)的差異實(shí)現(xiàn)了更高的攝像頭模組高度。

舜宇光學(xué)和華為在潛望式攝像頭布局最為積極:近些年未有主流智能手機(jī)終端廠商采用潛望式攝像頭,雖然OPPO在2017年MWC大會上推出這幾年來的首部潛望式攝像頭智能手機(jī),但是并沒有量產(chǎn)。因此,我們只能嘗試通過各個(gè)終端廠商以及模組廠在潛望式攝像頭專利上的布局,推測未來潛望式攝像頭可能采用的組成以及結(jié)構(gòu)。

根據(jù)SOOIP的專利檢索數(shù)據(jù)(與國家知識產(chǎn)權(quán)局的數(shù)據(jù)較為相符),舜宇光學(xué)、華為、信利光電、亞洲光學(xué)(***)、水晶光電、歐菲科技已公開的有權(quán)或在審潛望式專利分別為9、6、5、4、3、2件,舜宇光學(xué)在潛望式攝像頭尤其是模組領(lǐng)域具有領(lǐng)先的專利布局。需要注意的是,這些專利只是公開專利的情況,企業(yè)或早已開始相關(guān)技術(shù)的研發(fā)但是未形成專利。

從潛望式攝像頭專利的申請時(shí)間來看,2016和2017年是潛望式攝像頭的兩個(gè)申請大年,這兩年共申請了47件專利。

各家的潛望式攝像頭模組組成上大同小異:從各個(gè)公司的專利布局來看,各個(gè)公司的潛望式攝像頭模組零部件組成大同小異,均包括濾光片、鏡頭組、音圈馬達(dá)、反射棱鏡組(光轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),使用數(shù)量1-2個(gè))以及感光芯片,各家公司的潛望式攝像頭差異在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。

從已經(jīng)公開的專利來看,舜宇光學(xué)科技、信利光電在潛望式雙攝模組有專利布局,而亞洲光學(xué),華為以及歐菲科技則是在潛望式鏡頭有專利布局,其中亞洲光學(xué)則是推出了具備鏡片移動能力的潛望式鏡頭。

2.3 定焦?jié)撏綌z像頭實(shí)現(xiàn)“光學(xué)變焦”仍是未來的主流方案

雖然從定義上,雙/多定焦攝像頭實(shí)現(xiàn)“光學(xué)變焦”本質(zhì)上并不是光學(xué)變焦,但是從結(jié)果上達(dá)到了輸出與光學(xué)變焦相同素質(zhì)的效果。而局限于手機(jī)的特征,我們認(rèn)為,未來中短期內(nèi)智能手機(jī)光學(xué)變焦仍將在雙/多攝“光學(xué)變焦”上做創(chuàng)新,其中至少有一個(gè)攝像頭是潛望式攝像頭,中短期內(nèi)推出真正的光學(xué)變焦智能手機(jī)難度較大。

手機(jī)光學(xué)鏡頭為何難以實(shí)現(xiàn)真正的光學(xué)變焦?變焦鏡頭通常是以犧牲光圈來實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)楣馊=焦距/光圈直徑,鏡頭焦距越長,光圈值越大,光圈越小。光圈越小,進(jìn)光量越少,對景象的信息就越少,因此成像質(zhì)量就會顯著下降。而手機(jī)攝像頭的進(jìn)光量本就遠(yuǎn)少于單反相機(jī),一旦采用真正的光學(xué)變焦鏡頭,整個(gè)成像素質(zhì)將會“慘不忍睹”,所以中短期內(nèi)手機(jī)攝像頭難以實(shí)現(xiàn)真正的光學(xué)變焦。

“廣角+超廣角或標(biāo)準(zhǔn)焦距+TOF鏡頭+多個(gè)定焦長焦鏡頭(其中至少一個(gè)是潛望式鏡頭)”將會成為趨勢:華為Mate20 Pro采用“廣角+超廣角+長焦”三攝方案,可以看到在3×以下Mate20 Pro可以輸出無損照片,但是3×至10×?xí)r通過單個(gè)或兩個(gè)攝像頭配合僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)碼變焦。為了輸出更高倍數(shù)的無損照片,未來勢必會加入焦距更長的長焦鏡頭,此時(shí)就需要采用潛望式鏡頭方案。因此,我們預(yù)測,未來智能手機(jī)會采用多個(gè)定焦的長焦鏡頭來實(shí)現(xiàn)高倍定焦,再通過算法實(shí)現(xiàn)與光學(xué)變焦素質(zhì)相等的變焦;為了實(shí)現(xiàn)更高倍數(shù)的“光學(xué)變焦”,手機(jī)攝像頭數(shù)量會越來越多,三/四攝將會成為標(biāo)配!

長期來看,智能手機(jī)采用真正的光學(xué)變焦鏡頭難度很大!目前,具備真正潛望式光學(xué)變焦攝像頭的智能手機(jī)僅有華碩在2015年底推出的Zenfone Zoom,這類攝像頭存在許多不可接受的問題。1)需要解決長焦鏡頭光圈小的問題,類似單反的恒定光圈變焦鏡頭,但是整個(gè)鏡頭的結(jié)構(gòu)會更加復(fù)雜,成本會顯著提升,華碩Zenfone最終只能使用F/2.7-F/4.8的光圈,在拍攝夜景時(shí)劣勢會非常大;2)光學(xué)變焦由于需要涉及鏡片移動來調(diào)整焦距,因此會導(dǎo)致對焦時(shí)間提升,能耗增加,對電池的要求會更高;3)變焦鏡頭的抗摔性能遠(yuǎn)不如定焦鏡頭,假設(shè)智能手機(jī)采用光學(xué)變焦鏡頭,那未來對攝像頭鏡頭以及模組的穩(wěn)定性要求將會大大提升,畢竟摔手機(jī)是常有的事。

總結(jié)來看,在智能手機(jī)領(lǐng)域,多個(gè)定焦鏡頭(包含至少一個(gè)潛望式鏡頭)實(shí)現(xiàn)“光學(xué)變焦”仍將是中短期的主流,長期是否會采用真光學(xué)變焦鏡頭或其他新技術(shù),如DynaOptics變焦、MEMS變焦仍需觀察。

三 潛望式攝像頭會改變產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)裁矗?/p>

3.1 智能手機(jī)攝像頭行業(yè)向頭部企業(yè)集中

過去十年是智能手機(jī)的黃金十年,手機(jī)攝像頭市場伴隨終端的成長快速增長。但是在近幾年,我們可以看到智能手機(jī)攝像頭的發(fā)展趨勢與過去有了明顯的不同。我們以行業(yè)標(biāo)桿iPhone為例,2007-2011年,iPhone出貨量爆發(fā)式增長,攝像頭主要是依靠像素提升;2011-2014年,蘋果在4年6部iPhone中采用800萬像素,硬件上提升不大,但是ISP開始由外購全部轉(zhuǎn)向自供;2015年以來,蘋果將攝像頭像素提升至1200萬,并且保持了4年不變,但是蘋果開始提升攝像頭的CMOS尺寸以及光圈,并且采用了后置雙攝。

與iPhone類似,安卓機(jī)攝像頭在終端爆發(fā)式增長時(shí)主要依賴于攝像頭像素的提升;到存量市場競爭后,安卓機(jī)攝像頭創(chuàng)新開始趨于多元化,甚至開始引領(lǐng)變革潮流;近些年來,安卓機(jī)攝像頭的創(chuàng)新除像素進(jìn)一步提升以外,其他領(lǐng)域包括如超大CMOS,大光圈,超廣角,長焦等等。

行業(yè)進(jìn)入下半場,競爭格局怎么變?不斷加快的智能手機(jī)攝像頭創(chuàng)新節(jié)奏,以及全方位的照相功能創(chuàng)新,都對相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的技術(shù)開發(fā)以及儲備能力提出新的要求。行業(yè)龍頭企業(yè)具備領(lǐng)先于競爭對手的規(guī)模優(yōu)勢,技術(shù)能力以及客戶資源,在下半場的競爭中占據(jù)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。以攝像頭模組市場格局為例,模組行業(yè)在整個(gè)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈由于技術(shù)壁壘相對較低,歷來參與者眾多,盈利能力較差。2015年,全球攝像頭模組行業(yè)CR3僅為21.8%,CR7為46.0%,模組小廠眾多,競爭格局較為分散;2017年,行業(yè)CR3提升至28.6%,CR7為46.5%,龍頭企業(yè)市場份額在提升,但是小廠依然眾多,格局還是偏分散。

龍頭企業(yè)是否高枕無憂?消費(fèi)電子行業(yè)兩大行業(yè)屬性決定龍頭企業(yè)必須緊跟終端客戶技術(shù)方案以及提升自身新產(chǎn)品開發(fā)能力。首先,消費(fèi)電子通常有多種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)同種功能,例如光學(xué)變焦可以采用內(nèi)變焦和外變焦等,但是如果產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)過去幾年布局外變焦技術(shù)方案作為核心產(chǎn)品,那么在智能手機(jī)輕薄化的趨勢下,這些企業(yè)競爭力均會大幅下滑;其次,下游客戶集中度不斷提升,2018年國內(nèi)智能手機(jī)CR5市場已經(jīng)達(dá)到93%,單一客戶的訂單對整體業(yè)績影響越來越大。2010年之前,OV是iPhone感光芯片的核心供應(yīng)商,但是2011年iPhone 4S開始,索尼成為蘋果手機(jī)感光芯片的核心供應(yīng)商,導(dǎo)致OV在過去幾年市場競爭力不斷下滑,2016年OV被中國財(cái)團(tuán)以19億美金收購,目前產(chǎn)品依舊是定位中低端,公司新產(chǎn)品開發(fā)的滯后導(dǎo)致丟掉龍頭企業(yè)地位。

綜合來講,雖然過去幾年無論是CMOS芯片,光學(xué)鏡頭,濾光片還是攝像頭模組,龍頭企業(yè)的市場份額均在不斷提升,但這并不意味龍頭企業(yè)就能一直占據(jù)競爭的有利位置,技術(shù)革新以及客戶資源對龍頭企業(yè)有至關(guān)重要的影響。

3.2 潛望式攝像頭將會進(jìn)一步推動行業(yè)集中度提高

2007年至2015年,智能手機(jī)攝像頭的創(chuàng)新集中在單攝像頭的元器件創(chuàng)新,攝像頭像素提升推進(jìn)CMOS以及光學(xué)鏡頭發(fā)展,因此對相關(guān)零部件廠商的技術(shù)更新要求會更高,但是對攝像頭模組的技術(shù)要求相對會低。單攝模組供應(yīng)商包括一大批中日韓臺企業(yè),如舜宇光學(xué)、歐菲科技、丘鈦科技、光寶科技、高偉光電、Patron、信利光電、LG Innotek、三星電機(jī)、Primax、Sony等。

2015-2017年,雙攝開始在智能手機(jī)中滲透,雙攝對加工公差的管控,同軸度的管控以及磁干擾的要求更高,制造難度大;且雙攝從精度上要求必須采用AA制程,產(chǎn)業(yè)規(guī)?;度敫螅虼斯?yīng)商顯著減少,雙攝像頭模組的供應(yīng)商主要包括舜宇光學(xué)、歐菲科技、丘鈦科技、光寶科技、信利光電、LG Innotek、三星電機(jī)等。

2017-至今,3D攝像頭以及三攝開始在智能手機(jī)中滲透,對精度、算法要求更高,良率較低生產(chǎn)周期更長導(dǎo)致AA設(shè)備需求更多,因此生產(chǎn)線投資的規(guī)模要求會更高,具備規(guī)?;a(chǎn)的供應(yīng)商進(jìn)一步減少,主要是舜宇光學(xué)、歐菲科技、光寶科技等。

潛望式攝像頭對整個(gè)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈的影響?

潛望式攝像頭核心難點(diǎn):潛望式攝像頭中新增的玻璃材質(zhì)轉(zhuǎn)向棱鏡將帶來一系列的連鎖反應(yīng)。

1)玻璃材質(zhì)轉(zhuǎn)向棱鏡的導(dǎo)入將會對攝像頭模組的跌落穩(wěn)定性提出嚴(yán)格的要求。眾所周知,單反鏡頭極不抗摔,主要原因就是單反鏡頭多是由玻璃鏡片構(gòu)成,而手機(jī)作為頻繁使用的消費(fèi)電子產(chǎn)品,在生命周期中會遭遇多次摔落,因此通常手機(jī)攝像頭的一大重要考核性能即是跌落穩(wěn)定性。過去智能手機(jī)攝像頭基本全是塑膠鏡片,較為耐摔,但是潛望式攝像頭需要引入玻璃零部件,因此潛望式攝像頭的耐摔性會遠(yuǎn)不如常規(guī)攝像頭,如何提高潛望式攝像頭跌落穩(wěn)定性將會是對攝像頭模組廠的重大考驗(yàn)。

2)對于手機(jī)鏡頭企業(yè),過去十幾年,手機(jī)鏡頭的材質(zhì)主要是塑膠,相關(guān)龍頭公司如大立光、舜宇光學(xué)科技、玉晶光等企業(yè)對塑膠鏡片的注塑成型、切片、組裝等各個(gè)環(huán)節(jié)都有很深的理解,這些公司也一直牢牢占據(jù)這行業(yè)第一集團(tuán)的位置。但是,潛望式鏡頭與傳統(tǒng)手機(jī)鏡頭的不同在于前者多了一塊玻璃材質(zhì)的轉(zhuǎn)向棱鏡,雖然轉(zhuǎn)向棱鏡制造工藝并不復(fù)雜,但這仍然要求手機(jī)鏡頭企業(yè)對玻璃鏡頭的光路設(shè)計(jì)、制造都有一定的沉淀。

3)單鏡頭鏡片數(shù)量的瓶頸將被突破,7P乃至更多鏡片數(shù)量的鏡頭將會誕生:目前智能手機(jī)旗艦機(jī)使用的多是6P鏡頭,7P鏡頭難度較大,原因是手機(jī)厚度限制,多一片鏡片會導(dǎo)致鏡頭組厚度增加,攝像頭會在手機(jī)上更加突出。潛望式的到來將會突破這一瓶頸,從鏡頭可容納的空間來看,7P乃至更多數(shù)量鏡片都不是問題,未來鏡片數(shù)量的增加將會進(jìn)一步帶動鏡頭單價(jià)的提升。

4)潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,對算法和AA制程的要求都會進(jìn)一步提升。

因此,我們認(rèn)為未來攝像頭模組和手機(jī)鏡頭小廠在競爭中無法投入更多的資源來開發(fā)前沿技術(shù),市場份額會進(jìn)一步向頭部企業(yè)集中。

3.3 2020年潛望式攝像頭將超26億美金

2019年,智能手機(jī)為了追求3×以上的“光學(xué)變焦”,在光學(xué)領(lǐng)域引領(lǐng)創(chuàng)新的終端廠商會開始采用潛望式攝像頭。

我們根據(jù)各個(gè)手機(jī)品牌旗艦機(jī)的銷量,以及19-20年潛望式的滲透率測算了19-20年潛望式攝像頭的市場空間。中性情景、樂觀情景以及悲觀情景下2019年潛望式攝像頭市場空間分別為6.33、12.64、3.27億美元,2020年潛望式攝像頭市場空間分別為26.37、39.76、13.47億美元。

華為仍將是光學(xué)創(chuàng)新的領(lǐng)軍企業(yè):以中性情景為例,2019年主要是國產(chǎn)智能手機(jī)采用潛望式攝像頭,其中華為潛望式攝像頭智能手機(jī)出貨量占比所有潛望式攝像頭智能手機(jī)出貨量將達(dá)到48.4%,而OPPO和VIVO則分別占到27.8%和23.8%;2020年仍是以華為為主力軍,Mate系列的放量將會幫助華為的份額會提升至51.0%,OPPO、VIVO、小米和三星將分別占比16.0%、13.7%、3.8%和9.0%。

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