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一文看懂3D摄像头产业链

勤勤小课堂 ·2017-09-03 13:13·半导体行业观察
阅读:4076

来源:内容来自 勤勤小课堂,谢谢。


Iphone 8 (iphone 十周年机型) 新功能 引出的关注点

据VCDaily报道称,除了实现人脸扫描外,iPhone 8的前置3D镜头,还有别的用 处,这也是苹果逼你去升级更新的一个重要功能。

供应链消息称:iphone 8前置看起来有4颗“镜头”!

相关媒体报道,苹果的下一代iphone可能会包含某种面部识别或手势识别功能, 由安装在前置摄像头附近的激光发射器和红外模块实现,新款iphone可能会配备 一种新的深度感应器,可以为未来的iphone增添手势识别、人脸识别、甚至AR功 能。

7月19日,美国知名投资银行摩根大通周三宣称,苹果的iPhonePro,也就是业界 常说的iPhone8,并不会延迟推出。



3D Sensing 摄像头:智能手机行业十年来最大创新智能硬件 向 AR 全面发展的大杀器!

3D 摄像摄像头是什么?3D 摄像头特点在于除了能够获取平面图像以 外,还可以获得拍摄对象的 深度信息 ,即三维 的位置及尺寸信息,其 通常由多个摄像头+深度传感器组成。   3D 摄像头实现实时三维信息 采集,为消费电子终端加上了物体感知功能,从而引入多个“痛点型 应用场景”,包括人机交互、人脸识别、三维建模、AR、安防和辅助 驾驶等多个领域。

2D 向 3D 摄像头的转变将成为继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率、 静态 图像到动态影像后的第四次革命,有望再度引爆消费电子供应链 !一句话,触摸屏实现了交互方式从一维到平面, 而 3D 摄像头将让 交互方式从平面变成立体。



三大应用 场景

• 场景 1-人脸识别元年来临。采用红外线的 3D 人脸识别解决了环境光 照影响 ,3D 摄像头技术进行拍摄时采集得到人脸图像深度信息,能 够获取更多的特征信息在传统人脸识别技 术基础上大幅提升识别准确 率。


• 场景 2-手势识别:手势识别的关键便在于 3D 摄像头(或称 3D 感知) 技术。下一个十年人机交互方式将主动捕捉用户手势动作并进行识别 处理。


• 场景 3-三维重构基础技术,AR/VR 领域将大放异彩。AR/VR 设备采用 3D 摄像头技术 :1、获得周围环境图像的 RBG 数据与深度数据,进行 三维重建;2、 实现手势识别、动作捕捉等人机交互方式。


3D Sensing 摄像头:一场“有预谋”的变革 iPhone8 引入已经箭在弦上

1、技术路线已经成熟:3D 摄像头主要有三条主流技术路线:光飞时间( TOF,time of flight)、结构光(structure light)和多角成像(也称双目 立体视觉技术,multi-camera)。从当前技术发展和产品应用来看,TOF 与结构光因其使用便捷、成本较低等优点而最具前景。


TOF 优点在于可以做到对逐个像素点的深度进行计算,近距离情况下精度可以 很高;缺点则在于室外受自然光红外 线影响大、测量范围窄(远距离无法保证进度 )以及成本较结构光要高。      结构光技术优点在于一次成像即可读取深度信息,缺点在于解析度受光栅宽度 与光源波长限制、对衍射光学器件 (DOE)要求较高,也同样会受室外可见光红 外线较大影响。      多角成像技术优点在于室内室外皆适用,不受日光影响以及几乎不受透明屏障影 响,缺点则在于计算量巨大、算法 复杂,对硬件具有较高要求。


2、国际消费电子大厂均已具备成熟 3D Sensing 摄像头技术 苹果积淀最为深 厚。    自 2009 年以来,各大消费电子巨头纷纷开始布局 3D 摄像头领域,近两年 里更是有加速迹象!以 Intel、Microsoft、 Sony以及高通为代表的巨头近年来 在TOF 3D传感器、手势识别算法、下游应用软件解决方案等领域展开并购整合。    苹果最早于 2010 年在 3D 摄像头领域展开布局,目前已经收购多家 3D 成 像、人脸识别及手势识别企业。


机构预计iphone8 导入基于结构光或 TOF 技术的 3D 摄像头技术将是大概 率事件,这一技术将为新一代产品带来 3D 人脸识别及手势识别功能,开启新 一轮消费电子创新趋势!一旦采用其他高端厂商必定迅速跟进,整个产业有望 迎来爆发式增长。


解密 3D Sensing 摄像头产业链

3D 摄像头产业链与传统摄像头产业链相比主要新增加红外光源+光学组件+红外 传感器等部分。     通过对已经上市的主流 3D 摄像头产品进行拆解分析,3D 摄像头产业链可以被 分为:       上游:红外传感器、红外光源、光学组件、光学镜头以及 CMOS 图像传感器;      中游:传感器模组、摄像头模组、光源代工、光源检测以及图像算法;       下游:终端厂商以及应用。

3D 摄像头产业链关键部件在于:1、红外线传感器;2、红外线激光光 源;3、光学组件。



1、红外线传感器:距离传感器之高配版 暂无国内企业切入的可能。红外传感 器目前主要分为 AMS(奥地利微电子)/Heptagon 和 意法半导体两大阵营,TI 和 infineon 也在这一领域有所布局。

2 、红外激光光源:由 LED 向 VCSEL 转变是必定趋势。


VCSEL(VerticalCavity Surface-Emitting Laser,垂直腔表面发射激光器)是一种垂直于衬底面 射出激光的半导 体激光器。     在技术方面,由于 LED 不具有谐振器,导致光束更加发散,在耦合性方面也 不如 VCSEL。由 于 VCSEL 在精确度、小型化、低功耗、可靠性全方面占优的 情况下,现在常见的 3D 摄像头系统一般都采用 VCSEL 作为红外光源



海外映射: VCSEL 两大玩家Lumentum和Finisar :       Lumentum 作为专业光学厂商,其前身是全球最大的光纤零件供应商 JDSU(后拆分 为 Viavi 和 Lumentum)。凭借广泛的技术和制造经验,成为 VCSEL 的全球领先供应商 ,可靠性高,产能大。公司于 2005 年和 2007 年分别收购 Agility 通信和 Picolight 公司, 为公司带来关键的短波 VCSEL 技术。根据公司 2017Q2 电话会议, 公司 3D sensing 产 品已经成功打入某些移动设备供应链;

Finisar 是世界领先的 VCSEL 厂商,持续引领 VCSEL 的应用,并且保持每年 1.5 亿件 VCSEL 出货量。公司提供 3 大系列 VCSEL 器件,包括高能、单模、多模。公司 VCSEL 器件耦合性好、发散性低,光束发散角度控制在 12-15 度,产品最高 工作温度高达 60 度 。根据公司 2017Q2 电话会议,公司产品将进入消费电子 3D sensing 市场,虽然有不确 定性,但营收数字将会是“incredibly exciting”;


3、VCSEL 激光器光学组件 :

通过产业链调研,机构目前能验证到 iPhone8 十周年用 VCSEL 激光器光学组 件包括微型准直透镜、DOE(衍射光栅)等。

微型准直透镜:是用来对发散的激光光源进行准直处理,达到平行、均匀光斑 的作用;       DOE(衍射光栅):是用来将平行发射的一束或多束光源,通过衍射光栅之 后,均匀打出呈倍数的激光束,用以增 加测量的精度与信息量,完成全面场景的 录入。       滤光片(在接收端镜头上):目前 VCSEL 发出去的是红外波长的光束,反射 回来之后,通过传感器计算出距离。 但外部环境对于光束会有影响,反射回来作 为测量用的光束不是单纯的发射波段,因此需要滤光片过滤掉非工作波 段的光波


A股相关上市公司:

北京君正(300223):收购了iPhone 前置摄像头 CIS 厂商豪威    光讯科技(002281): A 股实现 VCSEL 阵列商用的公司,光通信行业的国内 第一、全球第五。完成 850nm VCSEL 芯片的研发,2014 年小批量试制,目前 已经开始 进入正式商用化阶段。    水晶光电(002273): A 股红外滤波片供应厂商,切入主要智能机大厂产业链 ,一代 kinect 窄带滤波片供应商     福晶科技(002222): A 股最懂“激光”的光学组件供应商,是全球激光器非 线性晶体与激光晶体的隐形冠军;与微软联合研发 HoloLes AR 眼镜;为全球光 芯片龙头企业供应晶体与光学处理单元 ;A 股激光器相关核心元器件供应商 。    大族激光(002008)、华工科技(002185):A 股激光器集成商     欧菲光(002456):A 股摄像头模组厂商,收购了苹果前置摄像头供应厂     联创电子(002036): A 股镜头及模组厂商     晶方科技(603005)、华天科技:光学制造工艺运用晶圆级别光学制程,需要 掌握晶圆级封装技术。


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