1、尋找黑夜中星光：換機(jī)與品牌

2019 年，全球智能手機(jī)市場疲軟。2019 年第三季度，智能手機(jī)市場，在出現(xiàn)連續(xù) 7 個季度出貨量同比下滑的情況下，在三星 Note 10 系列，華為 Mate 30 系列，蘋果 iPhone11 系列等一系列強(qiáng)勢優(yōu)秀產(chǎn)品發(fā)布的幫助下，終于迎來了首次手機(jī)出貨量同比上升。但是好景不長，2019 年第四季度，智能手機(jī)出貨量再次出現(xiàn)同比下降，同比下降 1.10%。至此，2019 年，手機(jī)市場整體疲軟，智能手機(jī)全年出貨量同比下降 1.28%。面對智能手機(jī)普及率高企、智能手機(jī)出貨量同比下降的情況，智能手機(jī)市場進(jìn)入存量競爭市場已經(jīng)是不爭的事實(shí)。

黑夜中閃爍的星光，存量中的變量。如果將智能手機(jī)市場進(jìn)入存量競爭市場，出貨疲軟看作手機(jī)市場的黑夜，那么 5G 掀起的換機(jī)潮就如同黑夜中閃爍的星光。2019 年 8 月，中國市場已經(jīng)出現(xiàn) 5G 手機(jī)銷售。從此，5G 手機(jī)銷售一路火爆。截至 2019 年 12 月，中國 5G 手機(jī)累計(jì)出貨量達(dá)到 1376.9 萬部。中國具備全球優(yōu)秀的 5G 設(shè)備供應(yīng)商，從 2020年就開始將會加快 5G 網(wǎng)絡(luò)的完善；此外，中國還具備多個全球知名的手機(jī)廠商，能夠?yàn)槿蚬?yīng)性價比較高的 5G 手機(jī)。根據(jù)群智咨詢預(yù)測，到 2020 年第四季度 5G 智能手機(jī)的低價將達(dá)到 1500 元人民幣，進(jìn)入快速普及階段。Canalys 預(yù)測，到 2020 年，中國手機(jī)市場上 5G 手機(jī)占比將達(dá)到 17.5%，而到 2023 年，這一比例將攀升至 62.7%。中國5G 市場的高歌猛進(jìn)將有望帶動全球手機(jī)市場回暖。Canalys 預(yù)計(jì)，2023 年全球 5G 手機(jī)出貨量將超越 4G 手機(jī)出貨量，同時預(yù)測未來 5 年，全球 5G 手機(jī)出貨量將達(dá)到 19 億部，其復(fù)合年均增長率達(dá)到 179.9%。2023 年，5G 手機(jī)出貨量將接近 8 億部，占當(dāng)年全部智能手機(jī)出貨量的 51.4%。其中大中華區(qū)的 5G 智能手機(jī)占有率將達(dá)到 34%；其次是北美地區(qū)，占比 18.8%；亞洲太平洋地區(qū)為 17.4%。

品牌效應(yīng)凸顯，頭部廠商市場份額或?qū)⑦M(jìn)一步提高。雖然 2019 年，全球智能手機(jī)市場疲軟，但是頭部手機(jī)廠商表現(xiàn)卻并不疲軟。2019 年，全球六大手機(jī)品牌，三星、華為、Apple、小米，OPPO，vivo 中，除了 Apple 外，其他五大品牌出貨量同比呈現(xiàn)正增長。與手機(jī)出貨量同比增長形成呼應(yīng)的是，五大品牌的市場份額在 2019 年獲得再次提升。2019 年，全球六大手機(jī)品牌的市場份額總計(jì)達(dá)到 73.3%，同比上升 3.98 個百分點(diǎn)。2019年是 5G 手機(jī)出貨的元年，頭部廠商發(fā)布強(qiáng)勢產(chǎn)品，在 5G 手機(jī)領(lǐng)域依然占據(jù)非常高的市場份額。2019 年，華為、三星、 vivo 在全球 5G 手機(jī)市場份額分別是 36.9%、 35.8%、 10.7%。展望 2020 年，蘋果或?qū)⒃诖杭景l(fā)布一款性價比較高的手機(jī)，以及在秋季發(fā)布自家的 5G手機(jī)。蘋果的春季和秋季產(chǎn)品將會是部分計(jì)劃更換 5G 手機(jī)的 iPhone 用戶釋放出消費(fèi)活力，有望對 2020 年全球智能手機(jī)出貨量回暖提供有力的幫助；同時，在 Android 陣營也會不遺余力的發(fā)布自家新一代 5G 手機(jī)，蘋果 5G 手機(jī)的推出或?qū)⑹诡^部廠商的市場份額進(jìn)一步提高，智能手機(jī)市場集中度進(jìn)一步加強(qiáng)。

2、多攝滲透加速，TOF 與潛望式鏡頭未來可期

2.1 技術(shù)延伸，5G 時代也是多攝時代

手機(jī)是通信技術(shù)最直接的載體。每一代通信技術(shù)的發(fā)展，不僅使手機(jī)的通信性能得到增加，同時引發(fā)手機(jī)的其他性能的進(jìn)步。1G 時代，消費(fèi)基本都是用著黑白手機(jī)，當(dāng)時技術(shù)發(fā)展緩慢，手機(jī)性能并沒有迎來太多的進(jìn)步。2G 時代，手機(jī)從黑白屏進(jìn)入了彩屏，消費(fèi)者可以拜托單調(diào)的顯示屏，享受彩屏帶來的喜悅，此外，到了 2G 時代后期 Symbian 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化，從此手機(jī)開始進(jìn)入智能時代。智能化是后 2G 時代的產(chǎn)物，進(jìn)入 3G 時代大放異彩，先后出現(xiàn) Android、iOS、Windows phone、Blackberry 等系統(tǒng)；2G 時代留下的不僅是手機(jī)智能系統(tǒng)，還有觸摸屏。后 3G 時代，三星 Note 系列是大屏的代表。進(jìn)入 4G 時代，大屏已經(jīng)不足以滿足消費(fèi)者的需求，因此出現(xiàn)了“全面屏”，提升消費(fèi)者的視覺享受。大屏是 3G 時代遺留給 4G 時代的產(chǎn)物，不是 4G 時代獨(dú)特的標(biāo)簽。4G 時代手機(jī)獨(dú)特的標(biāo)簽是“多攝”。2G-3G 時代，手機(jī)后置攝像頭主要以單攝為主。4G 時代，在手機(jī)創(chuàng)新碰到瓶頸之時，攝像頭方面的創(chuàng)新就成了行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。華為 P9 吹起了手機(jī)多攝的號角，P20 PRO 帶領(lǐng)市場進(jìn)入 3 攝時代，P30 PRO 作為繼任者，實(shí)現(xiàn)手機(jī)四攝。從 2G-4G 的發(fā)展，上一代留下的突破都會在下一代產(chǎn)品繼續(xù)沿用。手機(jī)多攝已經(jīng)成為潮流，5G 時代必定多攝的時代。

2.2 雙攝時代，人像模式

雖然華為 P9 不是全球第一款雙攝手機(jī)，但是華為 P9 開啟了手機(jī)雙攝的潮流。華為 P9采用的是的彩色+黑白的雙 1200 萬像素的方案。這種方案拍照時兩顆攝像頭同時工作，一個負(fù)責(zé)拍攝彩色畫面，另一個拍攝黑白畫面，描繪線條。由于黑白鏡頭取消了分色濾鏡，所以進(jìn)光量更多，細(xì)節(jié)也就更加清晰，再通過軟件把黑白畫面的細(xì)節(jié)強(qiáng)化進(jìn)彩色照片，最終成為一張畫質(zhì)更優(yōu)、細(xì)節(jié)更清晰的照片。iPhone 采用的是長焦+廣角的方案，人像模式下，其等效 56mm 的長焦鏡頭負(fù)責(zé)拍攝影像，等效 28mm 的短焦鏡頭負(fù)責(zé)記錄畫面景深信息。所以 iPhone 7 plus 的“人像模式”做得就相對較好，吸引了大批的消費(fèi)者。后期華為的 P10 系列也在人像模式上下了功夫。雖然 P10 的雙攝等效焦距都為27mmm，但華為 P10 加入了 2 倍變焦功能，開啟之后彩色鏡頭的焦距會達(dá)到 54mm 是因?yàn)樵摻苟伪蛔u(yù)為人像攝影的“黃金焦段”，適合人物特寫。

2.3 三攝時代，開啟長焦模式

2018 年，華為發(fā)布的 P20 PRO 正式拉起了手機(jī)進(jìn)入三攝時代的序幕。華為 P20 pro 采用的是 4000 萬彩色鏡頭+2000 萬黑白鏡頭+800 萬長焦鏡頭。P20 PRO 支持 3 倍光學(xué)變焦，5 倍三攝變焦，10 倍數(shù)字變焦。華為 P20 pro 采用“彩色鏡頭+黑白鏡頭+長焦鏡頭”組合相互協(xié)作，擁有高倍無損變焦的能力，夠在低光性能、變焦、高分辨率、景深虛化等方面提供更優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。攝像頭自動默認(rèn)采用“超采樣技術(shù)”將 4000 萬像素合成為 1000萬，通過壓縮進(jìn)一步提升像素質(zhì)量達(dá)到增強(qiáng)普通模式畫質(zhì)。2019 年， Apple 發(fā)布 iPhone11系列。其中 iPhone 11 pro 以及 iPhone 11 pro Max 采用三攝方案。iPhone 采用的三攝方案有別于安卓陣營。iPhone 11 pro 以及 Max 版本采用的是 1200 萬廣角攝像頭+1200萬超廣角攝像頭+1200 萬長焦攝像頭的方案。此前，遠(yuǎn)攝鏡頭配合廣角攝像頭來產(chǎn)生肖像模式效果，又或者在用戶頻繁縮放的時候進(jìn)行接管。通過結(jié)合來自這兩個視角略有不同的攝像頭的信息，該設(shè)備能夠確定深度數(shù)據(jù)，讓它能夠模糊背景的某一點(diǎn)，等等。超廣角鏡頭提供了更多的信息，這應(yīng)該會提高肖像模式等功能的精確度。在專用的傳感器和攝像頭系統(tǒng)上，廣角的一個好處在于，它的創(chuàng)作者能夠進(jìn)行大量的修正，這樣就不會出現(xiàn)角落或中心位置瘋狂失真的問題。iPhone 開創(chuàng)的長焦模式在安卓陣營也受到了認(rèn)可。長焦鏡頭已經(jīng)順利地成為三攝鏡頭的重要成員。

2.4 四攝時代，暫以 TOF 為標(biāo)桿，潛望式長焦亦是看點(diǎn)

2019 年，華為發(fā)布 P30 系列。手機(jī)的后置攝像頭再增加一位成員，進(jìn)入四攝時代。4000萬像素超感光+2000 萬像素超廣角+800 萬像素超級變焦 +TOF 鏡頭。華為本次加入 TOF（Time of flight）鏡頭, TOF 鏡頭是深度攝像頭的一種，利用飛行時間進(jìn)行測距。ToF相機(jī)將允許您的手機(jī)分離不同的對象。例如拍照人像時，ToF 相機(jī)就能夠精準(zhǔn)識別對象不屬于后置風(fēng)景，從而在照片圖像上顯出絢麗的散景效果能夠很好的計(jì)算人像的輪廓來精準(zhǔn)的識別，對其他的物體進(jìn)行虛化處理。此外，P30 PRO 的超長焦攝像頭有別于一般長焦攝像頭，采用的是潛望式長焦鏡頭，通過棱鏡的光路折射，是鏡頭橫置于機(jī)身內(nèi)部，增強(qiáng)變焦能力。得益于潛望式鏡頭，華為 P30 PRO 實(shí)現(xiàn) 5 倍光學(xué)變焦，10 倍混合變焦，50 倍數(shù)字變焦。華為開辟的道路，獲得了市場上的認(rèn)可。2020 年，三星發(fā)布 S20 系列。其中以 S20 Ultra 最為驚艷。S20 Ultra 搭載 1.08 億像素廣角攝像頭+4800 萬像素長焦攝像頭+1200 萬像素?cái)z像頭+TOF 鏡頭。三星 S20 Ultra 頁配備了潛望式長焦鏡頭。因此，目前四攝時代已經(jīng)來臨，TOF 鏡頭與潛望式長焦鏡頭已經(jīng)成為安卓陣營兩大巨頭的產(chǎn)品配置中，對于未來這兩個攝像頭的使用，我們認(rèn)為非常值得期待。

2.5 從高到中，從后到前，從安卓到蘋果，多攝加速滲透

從高到中，從后到前，從安卓到蘋果。多攝的趨勢是由頭部手機(jī)廠商發(fā)起，在其自家的高端產(chǎn)品中率先使用。高端產(chǎn)品作為其在市場上立足的旗幟與資本，當(dāng)需要進(jìn)行下一步創(chuàng)新的時候，上一代的技術(shù)就可以轉(zhuǎn)移到終端產(chǎn)品中。以華為為例，華為 Mate 系列和 P系列是當(dāng)家的高端產(chǎn)品，而 Nova 和榮耀系列則可以看作華為的中端產(chǎn)品。2017 年華為發(fā)布的旗艦手機(jī) Mate 10 pro 搭載雙攝鏡頭，2018 年榮耀 10 也用上了；2019 年華為的P30 pro 所搭載的四攝在同年榮耀發(fā)布的榮耀 20 系列中也獲得了使用。因此，可以看到，多攝的趨勢已經(jīng)從高端滲透到中端。此外，不僅是后置攝像頭，前置攝像頭也有增加。例如，華為在 Nova 6、榮耀 V30 pro，三星在 S10+ 中都采用了前置雙攝。還有一點(diǎn)， 2018 年華為在手機(jī)中使用了三攝技術(shù)， 2019 年蘋果發(fā)布了具有三攝的 iPhone 11 系列；2019 年華為在手機(jī)中使用了四攝技術(shù)，因此，我們認(rèn)為，不排除蘋果會在 2020 年的旗艦手機(jī)中使用四攝技術(shù)。

在頭部廠商的帶動下，手機(jī)攝像頭傳感器的出貨量不斷上升。2019 年全球智能手機(jī)出貨疲軟，但是在手機(jī)后置多攝趨勢的帶動下，2019 年 Q3 手機(jī)攝像頭傳感器出貨量約為 13億顆，同比增長 14%。多攝的滲透不斷進(jìn)行。2013 年，每部手機(jī)平均攝像頭個數(shù)為 2.2個，到 2018 年，平均每部手機(jī)的攝像頭個數(shù)已經(jīng)達(dá)到 2.81 個。根據(jù)群智咨詢數(shù)據(jù)顯示，2019 年 Q3 多攝出貨量急速上升。其中，雙攝占比 30%，三攝占比 26%，四攝占比 22%。多攝占比達(dá)到 78%。所以，多攝的趨勢不僅是高端，還有中端；不僅是后置，還有前置；不僅是安卓，還有蘋果。根據(jù) IHS Market 2020 年與 2021 年全球需要攝像頭分別為51.31/56.50 億顆，同比增長 14.99%/10.11%。整體手機(jī)市場需要的鏡頭模組不斷增加。

3、高畫質(zhì)需要多種要素，傳感器與鏡頭值得關(guān)注

3.1 像素一高再高，高像素不等于高畫質(zhì)

手機(jī)攝像頭的的創(chuàng)新不僅在多攝，還有提升像素。近年來，手機(jī)廠商不斷提升手機(jī)像素作為手機(jī)創(chuàng)新的突破點(diǎn)，并以此作為手機(jī)宣傳的其中兩點(diǎn)，吸引消費(fèi)者。在提升手機(jī)像素的過程中，以安卓陣營最為激進(jìn)。以華為為例，后置攝像頭從 1200 萬像素提升到 4000萬像素，后置攝像頭升級有所放緩之時，前置攝像頭發(fā)起追趕，從 800 萬像素升級到 3200萬像素。除了華為以外，還有令人驚嘆的三星和小米的一億像素。蘋果在攝像頭升級方面雖然顯得保守，但是其前置攝像頭也從 700 萬像素提升至 1200 萬像素。面對不斷創(chuàng)新高的手機(jī)攝像頭像素，我們不僅要問一句，是不是像素越高畫質(zhì)就越好呢？

對于很多消費(fèi)者而言，高像素意味著就是高畫質(zhì)，但事實(shí)并非如此。像素是分辨率的尺 寸單位，而不是畫質(zhì)。像素唯一能決定的是其所拍圖片的分辨率，圖片的分辨率越高， 只代表了圖片的尺寸越大，并不能說明圖片越清晰。事實(shí)上，決定畫質(zhì)的硬件因素 有很多包括：ISO、光圈、快門時間、像素、感光傳感器面積和鏡頭。其中以光圈、 傳感器和鏡頭最為重要。

光圈是一個用來控制光線透過鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面光量的裝置，它通常是在鏡 頭內(nèi)。表達(dá)光圈大小我們是用“F/數(shù)值”表示。數(shù)值越小，光圈越大，進(jìn)光量就越 多。例如華為 Mate 30 PRO 的 4000 萬超感光攝像頭的光圈就達(dá)到了 f/1.6，iPhone 11 pro Max 的光圈也達(dá)到了 f/1.8。光圈都比較大。大光圈的鏡頭因?yàn)榭梢垣@得更 多的進(jìn)光量從而獲得很好的成像效果。

傳感器決定圖片質(zhì)量的關(guān)鍵因素，傳感器尺寸越大，感光性能越好，捕捉的光子(圖 形信號)越多，信噪比越低，成像效果自然也越出色,畫質(zhì)也更加細(xì)膩。所以我們以 看到 iPhone 雖然只有 1200 萬像素，但是在 DXO 排行榜上卻可以不輸多個攝像頭高 像素手機(jī)。

鏡頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件，通常由幾片透鏡組成，光線信號通過時， 鏡片們會層層過濾雜光(紅外線等)，每一層鏡片可以層層過濾。所以，從理論上看， 鏡頭片數(shù)越多，成像就越真實(shí)。

手機(jī)攝像能力是存在向單反靠近的趨勢，畢竟手機(jī)具備輕便，隨身攜帶，操作簡單 等特點(diǎn)。雖然高像素不等于高畫質(zhì)，但是高像素確實(shí)成為了消費(fèi)者購買手機(jī)的一大 考慮因素。高像素一般首先會在高端手機(jī)使用然后再逐漸向中端產(chǎn)品滲透，這個從 華為以及榮耀的產(chǎn)品就可以知道。對于能生產(chǎn)出高像素，高性能等傳感器的頭部廠 商，在市場競爭中能占據(jù)有利位置。

3.2 CIS 頭部企業(yè)加速擴(kuò)產(chǎn)，有望帶動上下游產(chǎn)業(yè)

傳感器占據(jù)手機(jī)模組最大價值量比例。手機(jī)攝像頭模組包含多個器件，包括鏡頭、音圈馬達(dá)，紅外濾光片、傳感器等。這些器件組裝在一起后，還需要放在嵌在 PCB 在，與手機(jī)其他重要部件連接在一起。從整個手機(jī)攝像頭模組看，傳感器是核心器件，決定著攝像頭的成像品質(zhì)以及其他組件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格，占據(jù)手機(jī)攝像頭模組中最大比例的價值量，為 52%；其次是封裝模組工藝，占據(jù)攝像頭模組價值量的 20%；光學(xué)鏡頭是影響手機(jī)拍照畫質(zhì)的重要零部件之一，占據(jù)攝像頭模組價值量的 19%。

目前主要有兩種感光元件：一是 CDD（電荷耦合）元件；另一種是 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件。其中 CCD 電荷耦合器件集成在單晶硅材料上，像素信號逐行逐列依此移動并在邊緣出口位置依此放大，CMOS 圖像傳感器集成在金屬氧化物半導(dǎo)體材料上，每個像素點(diǎn)均帶有信號放大器，像素信號可以直接掃描導(dǎo)出。雖 CCD 成像更為優(yōu)異，但其制造工藝復(fù)雜，價格成本昂貴，而 CMOS 的制造成本和功耗要低于 CCD 不少，并且設(shè)計(jì)簡單、尺寸小、高集成度等優(yōu)勢，迅速在民用消費(fèi)電子市場完成對 CCD 的替代，目前市場份額已超過 99%，而 CCD 僅在衛(wèi)星、醫(yī)療等專業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)使用。

手機(jī)是 CIS 應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域，造就了 CIS 產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。 CIS（CMOS image sensor），即由 CMOS 制成的圖像傳感器。CIS 在下游市場中的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。目前，我國智能手機(jī)市場占有率高達(dá) 96%，部分消費(fèi)者同時配備數(shù)臺手機(jī)，適用于不同的生活場景。此外，消費(fèi)者對于手機(jī)更換周期也相對較短，一般 2-3 年會更換一次。較高的市場普及率以及更快的產(chǎn)品更換周期，CIS 在手機(jī)的使用比例最為廣泛，達(dá)到 63.90%。其次就是單反，汽車等產(chǎn)品更換周期相對手機(jī)較長的產(chǎn)品。通信能力迭代周期加速，疊加手機(jī)創(chuàng)新不斷，促進(jìn)了手機(jī)出貨量的增加，CIS 廠商收益手機(jī)出貨量增加獲得了第一波紅利。隨后，手機(jī)進(jìn)入多攝時代，雙攝、三攝滲透加強(qiáng)；疊加新能源汽車，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)z像頭的需求增加，CIS 廠商正在收獲第二波下游行業(yè)蓬勃發(fā)展的紅利。根據(jù)麥姆斯咨詢數(shù)據(jù)顯示，到 2024 年，CIS 廠商每年收入維持正增長，2024 年 CIS 廠商年收入將達(dá)到 23986 百萬美元，

2019 年是消費(fèi)電子需求爆發(fā)的一年，以 Air pods 為代表的可穿戴設(shè)備銷量劇增。據(jù)Strategy Analytics 數(shù)據(jù)顯示，Air Pods 在 2019 年銷量近 6000 萬副，同比銷量增長近 100%；2019 年第三季度全球智能手表出貨量達(dá)到 1400 萬，同比增長 42%。可穿戴設(shè)備的需求急速增加，快速的占據(jù)了晶圓體代工廠以及封裝廠的產(chǎn)能。雖然手機(jī)出貨量疲軟，但是多攝加速滲透的趨勢不見，CIS 需求旺盛，導(dǎo)致許多晶圓體代工廠產(chǎn)能緊缺。面對這種形勢，頭部 CIS 供應(yīng)商也需要擴(kuò)充產(chǎn)能。但是產(chǎn)能的擴(kuò)充并非一朝一夕就可以完成。如此情況下，部分訂單就被迫放棄。根據(jù) IHS market 數(shù)據(jù)顯示，世界前五大 CIS供應(yīng)商市場份額下降了 1.8 個百分點(diǎn)。這種市場份額的下降實(shí)屬無奈之舉。因?yàn)槲磥硇枨蟮某掷m(xù)增加，頭部 CIS 也只能不斷增加產(chǎn)能。索尼計(jì)劃每月增加 1 萬片產(chǎn)能，而且70%-80%銷往中國；三星計(jì)劃通過自建產(chǎn)能每月增加 1.5 萬片產(chǎn)能；豪威則通過多個晶圓代工廠代工每月增加 1 萬片的產(chǎn)能。

總結(jié)：手機(jī)攝像能力是存在向單反靠近的趨勢，畢竟手機(jī)具備輕便，隨身攜帶，操作簡單等特點(diǎn)。雖然高像素不等于高畫質(zhì)，但是高像素確實(shí)成為了消費(fèi)者購買手機(jī)的一大考慮因素。高像素一般首先會在高端手機(jī)使用然后再逐漸向中端產(chǎn)品滲透。對于能生產(chǎn)出高像素，高性能等傳感器的頭部廠商，在市場競爭中能占據(jù)有利位置。此外我們認(rèn)為頭部 CIS 供應(yīng)商產(chǎn)能的增加，意味著對下游的封裝，代工模組，其他零部件如紅外濾光片，鏡片的需求增加。

3.3 玻塑混合鏡片有望成為新趨勢

鏡頭是攝像頭模組的重要組成部分，是決定拍照畫質(zhì)的要素。鏡頭是由多個鏡片構(gòu)成的。從構(gòu)造看，鏡片越多，鏡頭最終成像會越趨于完美。這是因?yàn)楫?dāng)光線透過鏡片是，每一層鏡片可以過濾一部分雜光，每一層鏡片可以起到校正的作用。因此多，每多一片鏡片，最終成像效果就會好一些。手機(jī)廠商在提升成像畫質(zhì)方面，不僅使用了尺寸較大的傳感器，同時還提升了鏡頭鏡片的數(shù)量。例如，iPhone XS 采用的 6P 鏡頭，小米最新發(fā)布的小米 10 PRO 是則采用的是 8P 的鏡頭。從目前的 Dxo mark 排行榜上看，小米 10 PRO 拍照的分?jǐn)?shù)確實(shí)比 iPhone XS 高。

鏡片數(shù)量提升能夠增強(qiáng)鏡頭的對比度與解析度，但是鏡片的數(shù)量是難以做到無休止低增加，原因有三個方面。第一，隨著智能手機(jī)攝像頭超高像素、大光圈方向升級過程中，鏡片增加確實(shí)可以過濾雜光，但是同時進(jìn)光量也減少了。第二，更多的鏡片會增加手機(jī)的成本。增加鏡片數(shù)量若無法使畫質(zhì)獲得質(zhì)的飛躍，而因?yàn)殓R頭成本增加轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者的做法并不明智。第三，手機(jī)輕薄化的趨勢日益明顯，增加鏡片數(shù)量無疑是會增加手機(jī)的厚度。

按材質(zhì)來分，鏡片可由玻璃、塑料制成。塑料鏡頭的優(yōu)點(diǎn)：重量輕、成本低、工藝難度低，適合大批量生產(chǎn)；缺點(diǎn)，透光率稍低，耐熱性差、熱膨脹系數(shù)大、耐磨性差、機(jī)械強(qiáng)度低等。玻璃鏡片的優(yōu)點(diǎn)：性能優(yōu)良，透光率高；缺點(diǎn)主要是量產(chǎn)難度大，良率低、成本高。玻璃鏡頭一般用在安防、數(shù)碼相機(jī)、單反等高端產(chǎn)品上。

高成像質(zhì)量要求提升攝像頭鏡片的數(shù)量，然而塑料鏡片的性能遇到了天花板。再者，從各大手機(jī)品牌的旗艦機(jī)型上看，長焦鏡頭已經(jīng)成為了后置攝像頭模組的標(biāo)配要素。變焦倍數(shù)越高，長焦攝像頭的高度越高，追求智能手機(jī)輕薄化的今天，手機(jī)的厚度不足以支持高倍長焦攝像頭的高度。最后，長焦鏡頭在高變焦過程中有溫度升高現(xiàn)象，塑料鏡片受制于其物理性能，成像效果將會受到影響。

在此情況下，鏡頭供應(yīng)商開發(fā)出玻塑混合鏡片。玻塑混合鏡片是在原來塑料鏡片構(gòu)成的鏡頭的基礎(chǔ)上，將其中一片塑料鏡片替換成玻璃鏡片，進(jìn)而構(gòu)成玻塑混合鏡頭。由于玻璃鏡片具有高折射率，這樣就可以減少因鏡片增加而造成的光量下降。同時，玻璃鏡片具有耐高溫性，因進(jìn)行變焦的時候產(chǎn)生的溫升造成對高倍變焦鏡頭性能的影響也會降低，畫質(zhì)有望得到提高。潛望式鏡頭作為高倍變焦的鏡頭的接觸代表，預(yù)期潛望鏡頭組中的 G（三角稜鏡）加上 P（塑膠鏡片），除三角稜鏡之外，在塑膠鏡片組中，將有一至兩片塑料鏡片轉(zhuǎn)為玻璃鏡片。玻璃塑料混合鏡頭結(jié)合了玻璃鏡頭和塑料鏡頭的優(yōu)點(diǎn)，能夠減少鏡頭厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸。已在監(jiān)控安防、數(shù)碼相機(jī)、單反相機(jī)等廣泛應(yīng)用，并有望在高端旗艦機(jī)型主攝中取得應(yīng)用。

4、3D Sensing 之 TOF，開啟未來 AR/VR 之路

4.1 3D Sensing 多種方案，TOF 脫穎而出

自 2017 年 Apple 發(fā)布使用 3D 結(jié)構(gòu)光解鎖的 iPhone X 后，3D Sensing 終于走進(jìn)了我們的生活中。3D Sensing 攝像頭相比于傳統(tǒng)攝像頭除了能夠獲取平面圖像以外，還可以獲得拍攝對象的深度信息，即三維的位置及尺寸信息，其通常由多個攝像頭+深度傳感器組成。目前市面上 3D sensing 共有三種主流技術(shù)：結(jié)構(gòu)光、ToF、雙目立體視覺。

結(jié)構(gòu)光

3D 結(jié)構(gòu)光最早應(yīng)用于蘋果旗艦機(jī) iPhone X。結(jié)構(gòu)光技術(shù)的基本原理是：在激光器外放置一個光柵，激光通過光柵進(jìn)行投射成像時會發(fā)生折射，從而使得激光最終在物體表面上的落點(diǎn)產(chǎn)生位移。當(dāng)物體距離激光投射器比較近的時候，折射而產(chǎn)生的位移就較?。划?dāng)物體距離較遠(yuǎn)時，折射而產(chǎn)生的位移也就會相應(yīng)的變大。這時使用一個攝像頭來檢測采集投射到物體表面上的圖樣，通過圖樣的位移變化，就能用算法計(jì)算出物體的位置和深度信息，進(jìn)而復(fù)原整個三維空間。

結(jié)構(gòu)光技術(shù)僅需一次成像就可得到深度信息，具備低能耗、高成像分辨率的優(yōu)勢，能夠在安全性上實(shí)現(xiàn)較高保證，因此被廣泛應(yīng)用于人臉識別和人臉支付等場景。但結(jié)構(gòu)光技術(shù)識別距離較短，大約在 0.2 米到 1.2 米之間，這將其應(yīng)用局限在了手機(jī)前置攝像，主要用于 3D 人臉識別屏幕解鎖、人臉支付及 3D 建模等。

ToF

ToF（Time of Flight）技術(shù)是通過向目標(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(jì)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 優(yōu)點(diǎn)在于可以做到對逐個像素點(diǎn)的深度進(jìn)行計(jì)算，近距離情況下精度可以很高；缺點(diǎn)則在于室外受自然光紅外線影響大、測量范圍窄（遠(yuǎn)距離無法保證進(jìn)度）以及成本較結(jié)構(gòu)光要高。

雙目立體視覺

雙目立體視覺是基于視差原理，并利用成像設(shè)備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計(jì)算圖像對應(yīng)點(diǎn)間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。雙目立體視覺技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于室內(nèi)室外皆適用，不受日光影響以及幾乎不受透明屏障影響，缺點(diǎn)則在于計(jì)算量巨大、算法復(fù)雜，對硬件具有較高要求。經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，雙目立體視覺在機(jī)器人視覺、航空測繪、軍事運(yùn)用、醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)檢測等領(lǐng)域中的運(yùn)用越來越廣。

通過對三種 3D Sensing 技術(shù)的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，TOF 技術(shù)具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)：（1）軟件復(fù)雜性低，設(shè)計(jì)與應(yīng)用簡單。（2）在暗光與強(qiáng)光環(huán)境下表現(xiàn)不錯（3）功耗不高（4）有較遠(yuǎn)的探測距離（5）成本低（6）響應(yīng)速度快。

蘋果通過收購 PrimeSense，獲得了 Light Coding 專利權(quán)，并且不對外授權(quán)。從此蘋果獲得 3D 結(jié)構(gòu)光的優(yōu)勢。雖然行業(yè)中還存在其他 3D 結(jié)構(gòu)光方案提供商，例如編碼結(jié)構(gòu)光。但是編碼結(jié)構(gòu)光相對于蘋果使用的散斑結(jié)構(gòu)光在分辨率以及功耗方面表現(xiàn)相對較差。同時基于 ToF 以上的優(yōu)點(diǎn)，ToF 技術(shù)已經(jīng)被大量的運(yùn)用到不少手機(jī)品牌的中高端機(jī)型中。

4.2 TOF 不僅為了拍照，更是為了未來應(yīng)用

當(dāng)手機(jī)配備 ToF 鏡頭后，在進(jìn)行拍攝時，ToF 通過光點(diǎn)的飛行時間計(jì)算景深，可以更好地計(jì)算出當(dāng)前的目標(biāo)的位置，產(chǎn)生景深效果，令拍照效果表現(xiàn)出更好。然而，手機(jī)廠商在手機(jī)中配備 ToF 鏡頭，不僅是為了拍攝，更是為了更大的應(yīng)用場景。

手機(jī)在多年的發(fā)展中，已經(jīng)可以說得到了長足的發(fā)展，高性能 CPU、GPU、大容量電池，超級閃充，配備最前沿的通信技術(shù)，可以說手機(jī)目前的性能已經(jīng)向電腦靠不斷地靠近。如此強(qiáng)大的設(shè)備若僅僅是為了用來通信，未免有些“大材小用”了。同時考慮到，手機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代的日常必備的設(shè)備，甚至可以夸張地說像人類的“體外器官”，可能也不為過。如此重要地設(shè)備，使它具備更多的功能，提供更多的應(yīng)用場景，使收獲更多的愉悅的體驗(yàn)，才是手機(jī)廠商們考慮的問題。

ToF 鏡頭具備空間測距，3D 掃描，3D 建模等功能，通過這一系列的功能，配合手機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和出力能力，手機(jī)也可以成為 3D 體感游戲機(jī)。以榮耀 V20 為例，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了精確的骨骼識別算法，輔助 TOF 3D 鏡頭投屏在屏幕上，讓屏幕上的游戲人物能夠在最大程度上準(zhǔn)確地跟隨玩家的動作。在結(jié)合了這些高精度的身體輪廓數(shù)據(jù)后，榮耀 V20就能夠從人體各個部位的空間位置，精準(zhǔn)識別跟蹤這些部位的形態(tài)，讓玩家在游戲中可以隨心所欲地做動作。從實(shí)測的操作中我們可以看到，無論是前后擺臂、身體擺動、起跳等動作，都可以實(shí)時識別定位。

除了國產(chǎn)手機(jī)應(yīng)用了這個技術(shù)以外，一些國外的廠商也紛紛布局這一應(yīng)用，例如三星和LG。我們可以看到配備的 TOF 技術(shù)，讓該機(jī)具備人臉解鎖功能，而且還能在 AR、VR 等場景下實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，讓用戶能享受到更好的服務(wù)體驗(yàn)。ToF 技術(shù)不僅可以用在手機(jī)上，還可以用在汽車上。采用了 ToF 技術(shù)的倒車系統(tǒng)可同時偵測多個不同距離的行人或障礙物，當(dāng)檢測到有行人或者障礙物靠近，就算是視線死角車頂?shù)臉渲?，透過軟件處理后，能以影像顯影或聲音警示距離，進(jìn)一步輔助駕駛得知車后相關(guān)路況。ToF 技術(shù)使用領(lǐng)域廣泛，在未來結(jié)合新一代通信技術(shù)以及云計(jì)算等技術(shù)，將會更好地融入到各個領(lǐng)域當(dāng)中。

4.3 3D Sensing 市場景氣上揚(yáng)

據(jù) Trend Force 統(tǒng)計(jì)，到 2017 年年底，全球 3D Sensing 市場規(guī)模僅為 8.19 億美元。但受益于消費(fèi)電子市場可預(yù)見的爆發(fā)式增長，全球 3D Sensing 市場規(guī)模將不斷擴(kuò)大。Trend Force預(yù)測，未來幾年3D Sensing市場規(guī)模將呈幾何式增長，到2020年， 3D Sensing市場規(guī)模可達(dá)到 108.49 億美元。其中，3D Sensing 在智能手機(jī)市場上的滲透率不斷提高，3D Sensing 滲透率有望從 2017 年的 2.1%提高至 2020 年的 28.6%。

4.4 3D Sensing 核心部件——VCSEL

一顆 TOF 鏡頭的硬件可以分為發(fā)射端與接收端，發(fā)射端由 VCSEL、準(zhǔn)直鏡頭和 DOE 擴(kuò)散片組成，接收端由窄帶濾光片、光學(xué)鏡頭和紅外 CIS 組成。VCSEL 是 3D Sensing 中一個重要的零部件，用于發(fā)射高性能脈沖光。VCSEL（Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，垂直腔面發(fā)射激光器），是一種半導(dǎo)體，其激光垂直于頂面射出。發(fā)射光源包括兩種，一種是邊發(fā)射的（如 LD），一種是垂直的（如 VCSEL）， 邊發(fā)射一般波長較長，用于信息傳輸；VCSEL 具有效率高、功耗低、傳輸速率快、制造成本低等優(yōu)良特點(diǎn)，逐漸成為 3DSensing 的主流發(fā)射光源。

VCSEL 是 3D Sensing 中重要的部件之一，不僅體現(xiàn)在其功能在體現(xiàn)在其價值量之中。隨著 3D Sensing 在手機(jī)中進(jìn)一步滲透，VCSEL 的市場規(guī)模將隨之?dāng)U大。此外，我們認(rèn)為不僅 ToF 不僅可以在手機(jī)中使用，還可以在光通訊、激光雷達(dá)等多個領(lǐng)域中使用，市場空間巨大。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu) Yole 預(yù)測，到 2023 年，整個 VCSEL 市場將達(dá)到 35 億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到 48%。VCSEL 領(lǐng)域具有市場大、增長快、應(yīng)用廣等特點(diǎn)，未來對對 VCSEL的關(guān)注度將會日漸提升。

5、極致的全面屏方案——屏下攝像技術(shù)

iPhone X 的發(fā)布給消費(fèi)者帶來的不僅是 3D 結(jié)構(gòu)光解鎖，還有在當(dāng)時超高的屏占比。從此，實(shí)現(xiàn)高屏占比，或者追求全面屏已經(jīng)成為了手機(jī)廠商努力的方向之一。在這過程中出現(xiàn)了多種方案，例如升降式攝像頭、滑蓋攝像方案、水滴屏、挖孔屏等等。但是這些方案都有相應(yīng)的缺陷。升降式攝像頭方案雖然是真全面屏，但是會導(dǎo)致攝像頭部位有灰塵堆積，并且手機(jī)的防水性大打折扣；滑蓋攝像方案也會出現(xiàn)升降式攝像頭方案的問題，此外，滑蓋攝像方案還會導(dǎo)致手機(jī)變厚；水滴屏和挖孔屏雖然不會出現(xiàn)上述情況，但是并非完整的全面屏，就是非“真全面屏”。

2019 年，OPPO 在未來科技大會上展示了實(shí)現(xiàn)極致全面屏的技術(shù)。OPPO 通過采用屏下攝像頭技術(shù)實(shí)現(xiàn)透視全景屏。在演示的過程中，使用 OPPO 展示的工程機(jī)，當(dāng)打開相機(jī)并且切換到前置攝像頭時，屏幕會顯示一道流光動畫，提醒攝像頭所在位置。然后，就可以對著流光的位置開始拍攝。實(shí)際上 OPPO 已經(jīng)在 2018 年 6 月就申請了屏下攝像頭的相關(guān)專利。據(jù)專利圖顯示，顯示屏實(shí)際上分為了兩種區(qū)域，一種是正常顯示的“非透光區(qū)域”，另一種則是在攝像頭上方的“透光區(qū)域”。在“透光區(qū)域”底下，則藏有成像組件以及投影組件兩部分，當(dāng)中成像組件負(fù)責(zé)進(jìn)行拍照，而投影組件則負(fù)責(zé)向顯示屏投影顯示內(nèi)容。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)把攝像頭藏在屏幕底下的同時也能在這塊區(qū)域上進(jìn)行顯示。OPPO 的屏下攝像頭解決方案是通過整合前置攝像頭與屏幕的方式，讓前置攝像頭相機(jī)區(qū)域具有低反射、高透光率等特性，保證自拍時光線能充分穿透玻璃，確保成像質(zhì)量，為用戶帶來更完整的視野、更全面的屏幕和更一體化的機(jī)身。

雖然 OPPO 目前已經(jīng)可以展示出屏下攝像的技術(shù)，然而要實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，還有一段距離，主要是目前存在難點(diǎn)。鏡頭的透光率越高，成像畫質(zhì)就越好。不同于挖孔屏，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時已經(jīng)為攝像頭預(yù)留出一個“空白”位置用于透光，屏下攝像頭方案中“透明區(qū)域”和整個屏幕是一個整體，這就意味著屏下攝像頭要隔著玻璃蓋板、顯示層、基板的屏幕進(jìn)行工作。目前，傳統(tǒng) OLED 屏的透光率本身為 40%~50%，而屏下拍照要求透光率需要達(dá)到 80%透光率。此外，還要考慮到，面板內(nèi)部的折射、反射，所以透光率不會太高。因此，攝像頭對應(yīng)的區(qū)域需獨(dú)特設(shè)計(jì)，從而保證有充足的光線可以進(jìn)入攝像頭傳感器，以保證良好的拍照效果。OPPO 表示，為了盡可能實(shí)現(xiàn)攝像頭部分的面板“透明化”，屏幕像素結(jié)構(gòu)需要有針對性的重新構(gòu)造、設(shè)計(jì)。具體而言，是針對前置攝像頭上方顯示區(qū)域的 RGB 像素排列進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以使這一區(qū)域的透光率更高。

從供應(yīng)鏈的角度來看，目前除了 OPPO，小米、華為等公司也有評下攝像頭的技術(shù)方案和專利。因此，屏下攝像頭的方案有很多種，業(yè)界較有可能采用 OLED 電路控制的方案。國內(nèi)的面板廠，包括京東方、天馬、華星、維信諾都和整機(jī)廠加大研發(fā)力度，預(yù)計(jì) 2020年會有小批量的試驗(yàn)，期待 2021 年會有終端產(chǎn)品大批量上市。

6、總結(jié)分析

2019 年，雖然手機(jī)市場表現(xiàn)疲軟，但是 5G 帶來的換機(jī)潮已經(jīng)開始進(jìn)行。同時頭部手機(jī)廠商的市場份額也得到了進(jìn)一步的增加，頭部手機(jī)廠商在市場的影響力繼續(xù)增強(qiáng)。手機(jī)市場的疲弱并未影響到手機(jī)多攝滲透的快速進(jìn)行，手機(jī)攝像頭模組不斷出貨量同比上升。預(yù)計(jì)在頭部手機(jī)廠商的帶動下，手機(jī)多攝的滲透率會進(jìn)一步加強(qiáng)，手機(jī)攝像頭模組市場維持景氣，手機(jī)攝像頭模組內(nèi)部的零部件也會同樣受益。

雖然高像素成為手機(jī)廠商宣傳銷售的產(chǎn)品的一大特點(diǎn)，但是高像素不等于高畫質(zhì)。影響畫質(zhì)的其中兩個要素是傳感器與鏡頭。雖然高像素不等于高畫質(zhì)，但是能實(shí)現(xiàn)高像素的攝像頭卻已經(jīng)從高端機(jī)型滲透到中端機(jī)型。由于下游消費(fèi)電子需求日益旺盛，導(dǎo)致面對多攝加速滲透的行業(yè)形勢，CIS 供應(yīng)出現(xiàn)緊張，CIS 供應(yīng)商正在擴(kuò)產(chǎn)。鏡頭是實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)的另一要素。目前手機(jī)鏡頭主要用的是塑料鏡片。面對手機(jī)輕薄化、手機(jī)零部件成本增加、塑料鏡片熱穩(wěn)性較低等一系列問題，在長焦鏡頭成為高端、中高端手機(jī)必備要素的今天，玻塑混合鏡片已經(jīng)成為了解決上述問題的一大方案。

在多攝滲透的過程中，ToF 鏡頭也走進(jìn)了消費(fèi)者中。ToF 作為 3D Sensing 中的其中一種方案，由于其測量距離長，成本低，功耗不高的等優(yōu)勢，已經(jīng)被多個手機(jī)品牌在獲得被使用。目前 ToF 被使用最多的是在拍照與解鎖方面。然而，ToF 具備 3D 測量與建模的能力。通過 3D 測量與建模，可以實(shí)現(xiàn)基于 VR/AR 等一系列游戲與應(yīng)用在手機(jī)中的使用，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。同時 ToF 的 3D 測量與建模功能也可以用在汽車、軍事等一些領(lǐng)域。因此，ToF 的未來市場空間巨大。