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从双摄到3D 手机前置3D摄像头,噱头还是刚需?

  从双摄到3D 手机前置3D摄像头,噱头还是刚需? 

 
  有越来越多的证据表明,苹果新一代的iPhone会在上一代后置双摄像头后,再配备前置3D感应摄像头,这也得到了像郭明池这样的证券分析师的支持。
 
  而任何一次关于苹果的传言,都可能引来手机产业的骚动。在最近中信证券组织的一次手机产业链光学创新峰会上,从部件到3D模组再到终端的行业人士,就讨论了3D传感器用于手机的可能性。
 
  3D摄像头的前世今生
 
  1. Microsoft 和JDSU 3D摄像头的历史起源于2006年微软与CVI开始一起研发红外投影式多点触控桌面电脑,但由于价格太高推广不及预期,但是自此打开了3D感应和多点触控领域。2007年Primsense通过La一家设计公司与微软接触。2008年微软联合JDSU、Primsense开始一起研发3D摄像头,但同时JDSU也在私下与苹果也在洽谈。2009年JDSU打算转型做消费电子,把深圳搞光通讯的工厂卖给新美亚。2010年 JDSU大陆厂商移到了苏州设厂,同年11月份三个月KINECT上市卖的很火。2011年苹果与JDSU谈收购。2013年苹果收购了Primesense(主做飞行时间的3D探测检测芯片)。2015年JDSU拆分为lumentum和Viavi两家上市公司,原JDSU股东为Viavi大股东,原JDSU股东为lumentum的小股东。
 
  2. 3D 摄像头的应用领域有哪些?微软对于3D摄像头认识的第一代是基于光飞行时间(TOF)的,第二代是基于结构光的。3D摄像头可以用到家庭娱乐、遥控、汽车电子控制、照明控制、家庭安防、手机控制、手机安全、人工智能、VR、AR。摄像头的使用寿命和可靠性相对其它按键更长更稳定、苹果目前已经开始量产3D摄像头。
 
  3. TOF的工作原理光在两点之间行程需要有限时间,如果行程时间已知,可以通过近红外光特性计算出相应的距离。CMOS成像器利用光行程时间通过重建图像软件转换成图像指令。一般适用于短距离。
 
  4. 结构光的工作原理通过投影装置把条纹或者Pattern投影到物体上,摄像装置获得变形以后的条纹图像,经过软件解调获得物体3D信息,缺点是背景干扰、角度和集成问题。苹果iPhone8很大程度上用TOF技术,下一代有可能用结构光。目前有专利,但是实现还需要一段时间。
 
  5. 目前国际大厂已经在3D方向有布局苹果—整合PrimeSense, 发力3D手势与人脸识别;英特尔—开始做RealSense;微软—从KINECT到HANDPOSE;谷歌—Tango项目;索尼—收购softkinetic; 三星—Gear VR。
 
  6. 3D 摄像头有哪些关键部件?光源:VCSEL(耗能低、谱线窄、寿命高)红外LD(谱线宽)、红外LED(受温度影响大、谱线更宽),价格一般在0.5美元~2.5美元之间;镜头;滤光片0.6~1.5 美元之间;CMOS摄像元件;结构图器件,几分钱;信号处理芯,1.5美元左右;苹果总预算是要低于5美元。
 
  7. 国内外技术方案情况TOF目前国外厂商涉及的有德州仪器、意法半导体、英飞凌、微软、索尼、PrimSense、苹果等;结构光在做的有英特尔、AMS、微软、苹果;系统集成国外有LG,国内有富士康和微创立;VCSEL国外在做的有Lumentum、Finsar、Princeton,国内有能力做的是光迅科技,但是未来能做的有很多,竞争会很有竞争力。
 
  奥比中光在国内量产结构光3D摄像头
 
  人工智能大概可以分为两个层面,一是感知,一是算法。在感知层面,3D摄像头无疑是最重要的组件之一,它就像人眼一样,给2D的图像叠加了一层深度信息,让感知更立体,可以实现人脸识别、手势与肢体识别、3D建模等功能。目前,像电视、服务机器人、无人机、VR设备,甚至是手机平板,都逐渐加入了3D摄像头。
 
  3D摄像头这个行业其实已经有比较长的时间了,最早的一家公司是以色列厂商Primesense。它与微软合作开发了第一代体感设备Kinect。当时,微软想以体感体验与任天堂的Wii和索尼的PS争夺家庭主机市场。此后,微软有意收购Primesense,但由于价格没谈拢而作罢。在失去最大的客户后,Primesense估值下滑,最终被苹果收购。
 
  奥比中光的工作人员告诉记者,做深度摄像头主要有三种方案,结构光、双目与TOF,他们各有优劣势。
 
  TOF测量的精准度和稳定性较好;但结构光可以做得更小,功耗小,测量分辨率也相对高;双目模拟了人眼结构,但它属于被动光,无法适应暗光环境,前两者是主动光。更重要的是,结构光方案供应商比较多。而TOF方案对镜头的要求比较高,能做供应链厂商很少。所以综合来看,奥比中光选择了应用范围更广的结构光方案,目前的产品主要是Astra系列3D传感器模组。
 
  奥比中光的相关人士表示,目前全球能量产结构光方案3D摄像头的,只有四家公司:苹果,英特尔,微软以及奥比中光。而目前公司的产品已经和国内除了小米外的电视机厂商都有合作;机器人公司也有近七八成在用他们的产品做视觉;安防方面,如格林深瞳与海康威视等,也都有在用其摄像头做主动监控产品。
 
  3D摄像头的投资要点
 
  通过对于3D Sensing摄像头的分析,我们认为VCSEL模组是整个产业链中最大弹性点与难点。抓住0-1机会的弹性标的,重点推荐三家公司,光迅科技、福晶科技、水晶光电:
 
  光迅科技自2015年宣布自主研发的VCSEL阵列芯片将投入商用以来,公司目前已经开发出四款基于VCSEL的收发器模块产品;用于光模块产品在传输距离、功率上的要求要显著高于消费电子级别应用,通过对比主流VCSEL相关型号产品,我们认为公司具有切入消费级市场的技术可行性。作为中国光电子龙头,光芯片重点突破,和主业无源器件、有源器件构成三驾马车,未来三年,公司收入规模有望从目前的40亿,实现翻一翻以上,收入规模突破百亿,全球竞争力挺近三强。
 
  福晶科技,全球激光器光学元器件隐形冠军,迎来光通信与消费级应用之燃爆良机。2012年切入光通信领域,拥有包括光迅科技、珠海光库等在内的光通信应用客户,下游终端客户涵盖主流的光通信应用全球大厂。2015年开始公司与微软联合研发AR眼镜-HoloLens;目前已经开发到第三代产品。2016年公司实现收入与利润的创历史性突破,实现利润规模的翻番。公司作为A股最懂“激光”的光学组件供应商,已与微软合作的产品包括DOE等核心光学组件,并为全球光芯片龙头企业供应晶体与光学处理单元。
 
  水晶光电,滤光片行业的前三,积极布局AR业务。公司是国内唯一一家规模化生产光学低通滤波器的企业,全球排名第4;红外截止滤光片及组立件,全球排名第3。客户包括HOV等手机龙头企业,国产智能机提升与摄像头用量增多将推动公司产品高景气;而主要产品有望切入3D摄像头的接收端-滤光片,虽然价值量在3D Sensing摄像头各环节中不算高,但由于其制程要求比普通摄像头复杂,单价有望高于普通摄像头的滤光片。同时,积极布局AR业务,有望受益3D摄像头普及之后AR市场的爆发。
 
  此外,我们通过全面的分析与梳理,力求呈现完全的供应链体系的背景下,梳理如下其他产业链工艺相关或产品相关的公司如下:(加粗代表进入可能性较大)
 
  1)OV(北京君正拟收购标的)——前置CIS芯片技术;
 
  2)晶方科技、华天科技——晶圆级封装技术;
 
  3)欧菲光——摄像头前置模组技术;
 
  4)联创电子——摄像头镜头及模组技术;
 
  5)大族激光、华工科技——激光器技术;