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潜望式镜头来袭，开启光学变焦的新篇章

科技 03-07 来源：手机市场分享

潜望式镜头来袭，开启光学变焦的新篇章

摄像头不断升级，潜望式镜头应运而生。如今智能手机进入存量时代，各大手机厂商都在寻找新的手机性能以谋求差异化的竞争优势和销量突破。随着消费者对高质量拍照、录像的需求日益增加，摄像头模组的进化是智能手机发展的必经之路。目前手机大多数的光学变焦倍数多为3x，我们认为未来随着消费者对手机拍照的要求越来越高，光学变焦倍数会进一步发展，5x甚至10x的光学变焦将成为主流，潜望式的设计可以很大程度上缩小镜头模组的高度，实现手机轻薄化的趋势，也将引领新一轮摄像头领域的升级。

如何在有限的空间中放下整套的摄像模组?光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生。但是厚重的摄像模组一直是光学变焦的痛点，不符合手机轻薄化的趋势，潜望式结构可以将镜片模组横向排列在手机内部，借助光学棱镜实现成像，与传统方式相比节省了55%的空间。通过将镜片组横向排列，借助特殊的光学器件棱镜，让光折射入镜头组，组成潜望式设计结构。此外OPPO在长焦镜头里采用了“D-cut”光学镜片，相当于在传统镜片上平行割了两刀，进一步压缩了空间，将三摄模组的厚度控制在了6.76mm，并使用“主摄+超广角AF共马达”技术，进一步压缩模组体积，避免了摄像头凸起的情况。

由5倍无损变焦到10倍混合光学变焦。在2017年的MWC上，OPPO发布了5倍无损变焦技术。5倍无损变焦技术基于业界首款潜望式双摄镜头，并将光学防抖应用于长焦镜头，使摄像头在5倍变焦的情况下确保画质无损，同时搭载该技术的手机还将拥有更轻薄的机身。2019年2月23日，OPPO在西班牙巴塞罗那举行了“2019 OPPO 创新大会”，全球消费者带来了10倍混合光学变焦技术。这一技术是上一代5倍无损变焦技术的发展和继承，OPPO方面表示其投入了超过200名研发人员，布局了100多项研发专利，从马达、棱镜、模组、算法等各方面进行不断的验证。OPPO表示该技术将在2019年OPPO春季新品中实现商用。OPPO采用了“超广角+超清主摄+长焦”的三摄设计理念，覆盖了从超广角到长焦的“完整视角”。在超清主摄像头和长焦摄像头上配备了双OIS光学防抖，为消费者带来了更好的拍照体验。

涉及的产业链供应商有哪些?手机摄像头对应的产业链企业包括图像传感器制造商、模组封装厂商、镜头厂商、马达供应商、棱镜、滤光片供应商等。由于行业技术壁垒和集中度高，产业链的龙头多为日本、韩国、中国台湾所垄断，大陆的厂商主要集中在棱镜、红外滤光片和镜头模组封装上，其中CMOS厂商包括豪威(韦尔股份)，镜头厂商包括舜宇光学、瑞声科技、联合光电、联创电子等，模组厂商包括舜宇光学、欧菲科技、丘钛科技、光宝科技(立讯精密)等，棱镜以及光学组件厂商包括舜宇光学，利达光电、水晶光电、福晶科技，永新光学等。

风险提示：下游需求不及预期，行业竞争加剧，汇率风险，国际形势影响。

一、摄像头持续升级

如今智能手机进入存量时代，各大手机厂商都在寻找新的手机性能以谋求差异化的竞争优势和销量突破。随着消费者对高质量拍照、录像的需求日益增加，摄像头模组的进化是智能手机发展的必经之路。

1.1 由双摄走向多摄的时代

伴随着双摄、三摄渗透率的提高，市场将会开启新的成像变革。中国产业信息网数据显示，2015至2017年中国双摄渗透率分别为2%、5%、15%，整体呈快速增长态势，旭日大数据预计2018年双摄渗透率将达35%。智研咨询预计2020年双摄渗透率将超60%。

从2017年品牌双摄手机总出货量情况看，双摄主要集中在苹果、华为、OPPO、vivo、小米、LG、三星等品牌身上，其中华为(包含荣耀系列)是全球双摄手机渗透率最大的手机品牌厂商，据统计2017年华为有超过20款机型搭载双摄配置，出货量占总出货量的5成以上，价格下探至千元机。vivo 手机是继华为之后双摄渗透率第二的手机厂商，自2016年开始，vivo便切入双摄，并率先推出了前置双摄，2017年vivo的双摄渗透率超越苹果，达到四成以上。而相比之下，三星的双摄渗透率仅达2.6%。

手机厂商也不断对镜头进行创新升级，由双摄逐渐向三摄和多摄转变。我们认为摄像头三摄甚至多摄的普及也是未来两年手机创新的重要领域之一。为什么要用三摄镜头?三摄最大的优势在于暗光下拍摄效果佳，并且可以突破3倍以上的光学变焦，可以支持4D预测追焦、四合一混合对焦、5倍混合变焦、10倍数码变焦等功能，背后闪光灯也有多重色温可选，感光器面积增大，可以让噪点控制更优异。

根据Statista的预测，18年三摄渗透率仅为1.6%，而到了2020年三摄的渗透率将达到24.5%。在采用三摄的机型上，安卓阵营在今明两年或比苹果更加积极。IDC预测2018年和2019年安卓阵营三摄的渗透率为1.2%和9%，苹果三摄的渗透率为0.0%和15.0%。

18年3月华为P20 Pro作为第一款三摄手机也是受到了市场的广泛关注，10月刚刚发布的Mate 20系列也均搭配了三摄，华为P20 Pro和Mate 20系列的热销也充分反应了市场对三摄的认可。用户也在搜狐科技中展示出了Mate 20 Pro和iPhone XS的拍照对比，三摄在夜拍的表现要明显优于双摄，照片效果更加清晰，细节更加清楚。

根据官方介绍，华为P20 Pro后置徕卡三摄，像素分别为40 MP、8 MP和20 MP，光圈为ƒ/1.8、ƒ/2.4和ƒ/1.6。40 MP与8 MP摄像头的组合能获得3倍的光学变焦，而20 MP的黑白摄像头则能带来更多的细节与解析力。通过iFixit的拆机情况来看，后置三摄模块的每枚镜头在物理上都配备了OIS防抖模块，物理空间都很大。

1.2 镜头像素不断提升

另外，旗舰机种的像素不断升级，由2000万逐渐升至4000万。前置摄像头也逐渐由800万升级至2400万，拍照效果提升。此外，国内高端机种的镜头也逐渐从5P升级到6P，以便实现超级大广角，大光圈，光学变焦也不断升级至三倍，使得夜拍效果逐渐加强。IDC预计2018年后置镜头的6P渗透率约为40%。

1.3 光学变焦倍数升级

光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生。当成像面在水平方向运动的时候，视角和焦距就会发生变化，拍摄时使远处的的景物变得更加清晰，要改变视角必然有两种办法，一种是改变镜头的焦距即光学变焦，也就是通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。另一种就是改变成像面的大小，即成像面的对角线长短在数码摄影中，也就是数码变焦。

那么如何实现光学变焦?

1、外伸缩式

传统数码相机的光学变焦大多采用外伸缩式结构，但是最大的痛点就是体积大，难以应用到手机上面。早在2014年，三星就将数码相机的镜头技术“移植”到了手机上。以三星Galaxy S5 Zoom为例，其将一颗缩小版的外伸缩式光学变焦摄像头植入到手机机身内，三星将摄像头升级至2000万像素，镜头焦距变成了4.4-44mm的10倍光学变焦镜头，并且广角端被扩展至24mm，能够容纳更多的景物到拍摄画面中，但是模组厚度很厚，不符合手机轻薄化的趋势。

2、内伸缩式

内伸缩式可以缩小摄像头模组尺寸，并且把整体伸缩的结构更改为单个镜片在模组内的运动伸缩，使模组更容易搭载在手机上使用，但缺点仍然是是模组高度太高。例如夏普在2005年推出了小型化设计的内伸缩式光学变焦模组，该模组为300万像素，外围尺寸缩小到20×10×23.5mm，可实现3倍光学变焦。

3、潜望式

为了把内伸缩式的高度降低，镜头以及手机厂商创造性地设计出潜望式光学变焦模组，即在镜头末端增加一个45度的镜片，并将模组平行放置在手机上，高度得以大大降低。

二、潜望式镜头应运而生

目前手机大多数的光学变焦倍数多为3x，我们认为未来随着消费者对手机拍照的要求越来越高，光学变焦倍数会进一步发展，5x甚至10x的光学变焦将成为主流，潜望式的设计可以很大程度上缩小镜头模组的高度，实现手机轻薄化的趋势，也将引领新一轮摄像头领域的升级。

潜望式镜头的优点以及难点在哪?

优点

1、潜望式镜头的采用的是内变焦的设计，光学变焦可以在机身内部完成，拍摄时不会出现类似于伸缩式镜头长焦端拍摄时镜头伸出而造成的机身轻微晃动的情况，即长焦端拍摄相对稳定。

2、潜望式镜头由于变焦模组封闭在机身内，有利于实现一定程度上的防尘防水设计。

3、潜望式镜头在成像上的特点是中央和边缘的锐度差别较小，可以使画面更加细腻。

4、潜望式镜头的光路是在通过前镜组后被向下折射，最终在感光元件上成像，这样实现了光学系统和机身的平行设计，机身厚度可以大幅减小。

缺点：

1、因为光学结构的限制，潜望式镜头基本上不能配备很大的光圈，而且变焦速度也不如伸缩式镜头。

2、由于潜望式镜头的镜片较小，感光元件面积也会相应减小，而且对色散不能起到很好的抑制效果。

三、由5倍无损变焦到10倍混合光学变焦

在2017年的MWC上，OPPO发布了5倍无损变焦技术。5倍无损变焦技术基于业界首款潜望式双摄镜头，并将光学防抖应用于的长焦镜头。使摄像头在5倍变焦的情况下确保画质无损，同时搭载该技术的手机还将拥有更轻薄的机身，从而给消费者带来更好的拍照体验。

2019年2月23日，OPPO在西班牙巴塞罗那举行了“2019 OPPO 创新大会”，全球消费者带来了10倍混合光学变焦技术。这一技术是上一代5倍无损变焦技术的发展和继承，OPPO方面表示其投入了超过200名研发人员，布局了100多项研发专利，从马达、棱镜、模组、算法等各方面进行不断的验证。OPPO表示该技术将在2019年OPPO春季新品中实现商用。

OPPO采用了“超广角+超清主摄+长焦”的三摄设计理念，覆盖了从超广角到长焦的“完整视角”。在超清主摄像头和长焦摄像头上配备了双OIS光学防抖。

OPPO的10倍混合变焦的超高清主摄采用4800万像素CMOS，超广角镜头等效焦距为16mm(120度视觉)，长焦镜头焦距拥有等效160mm的焦距。整个拍摄单元焦段覆盖范围极广。10倍混合光学变焦技术实现的等效15.9mm-159mm的焦段覆盖，正式通过三颗镜头的合力协作完成的。OPPO官方将其称之为“ 三摄接棒式方案”。负责焦段覆盖范围最多的，依然是那颗超清主摄。由于其采用的是数码变焦方案，要覆盖如此广的焦段范围同时还要保证画质，就要求这颗主摄拥有足够的解析力。

其中，拥有120°视角的超广角摄像头具备16mm等效焦距，带来广角取景的独特视野。而具备4800万像素的超清主摄摄像头，能够确保照片画质的顶尖水准，再配合拥有160mm等效焦距的长焦摄像头，以及独特的“潜望式结构”支持高倍变焦，实现拍摄距离和拍摄精度的兼得。

通过对比图可以看到，搭载10倍混合光学变焦技术后，手机可以将远处细小的事物都拍摄的非常清楚，为消费者带来了更好的拍摄体验。

如何在有限的空间中放下整套的摄像模组?

以OPPO为例，其十倍混合变焦就采用了首创的潜望式结构，将镜片模组横向排列在手机内部，借助光学棱镜实现成像，与传统方式相比节省了55%的空间。此外，在长焦镜头里OPPO还采用了“D-cut”光学镜片，相当于在传统镜片上平行割了两刀，进一步压缩了空间，将三摄模组的厚度控制在了6.76mm，并使用“主摄+超广角AF共马达”技术，进一步压缩模组体积，避免了摄像头凸起的情况。

OPPO通过将镜片组横向排列，借助特殊的光学器件棱镜，让光折射入镜头组，组成潜望式设计结构;而D-cut镜片工艺则为业内首创的非堆成注塑成型工艺，做成D-cut光学镜片，进一步压缩模组空间。而共马达设计，则是将将超清主摄和广角摄像头的对焦马达合二为一，节省大约13%的空间。

OPPO为了解决而在高倍变焦时出现的抖动问题，在标准摄像头与长焦摄像头上都加入了OIS光学防抖功能，不但能操控长焦镜头的反射棱镜来补偿抖动，还能操控主镜头的框架，让整块模组在x，y轴偏移，补偿拍摄中的抖动。正因为有了双重防抖设计，OPPO的10倍变焦相比上代5倍混合光变技术防抖能力提升75%。长焦端的防抖精度更达到了0.001445°，使消费者能够拍摄出更高清晰度的照片。

随着华为P30系列用户代理描述文件的预计，华为P30和P30 Pro将会配备FHD+显示屏，根据华为官方微博上额宣传视频，所突出的主题则是“未来影像，捕捉更多细致之美”，加上视频中效果显著的变焦画面，预计P30系列或配备10倍光学变焦功能。

四、5G时代或将迎引爆AR、VR 市场

5G网络作为第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快了数百倍，这意味着一部完整的超高画质电影可在1秒之内下载完成。Strategy Analytics预测5G智能手机出货量将从2019年的200万增加到2025年的15亿，年复合增长率为201%。中国4G智能手机出货量市场份额2014年初为10%，仅仅用了两年左右市场份额就就达到了90%，我们认为5G采用率也将和4G类似，在中国会迅速提升。

4G作为3G的延伸，主要采用 MIMO 技术，是利用各个天线之间空间信道的独立性来区分用户进行服务，主要包括TD-LTE和FDD-LTE制式。我国主要采用TD-LTE标准，2013年12月4日，工业和信息化部正式向三大运营商发放了4G牌照，标志着我国通信行业正式进入了4G时代。4G能够以100Mbps的速度下载，上传的速度也能达到20Mbps，比3G更快的传输速率、更好的频率利用率、通信更加灵活及更好的兼容性等优点，使得用户体验更加优异。

5G：随着物联网、AR和VR等技术的诞生和发展，对移动网络的要求更高，5G将采用NR技术，传输速率高达10 Gps，比 4G 快达 100 倍、而且具有低延时、低功耗的特点。我国5G预计按照2019年预商用，2020年规模商用的规划逐步实施。

5G时代的到来不仅增强了现有的虚拟体验，还将拓展出全新的应用场景，VR/AR能够发挥其在手机上的优势。目前手机的直观交互主要通过双手触摸，未来在AR上这样的交互将会更加广泛。AR在赋予了更多的AI功能后，使用者可以解放双手，利用手势识别、手柄控制甚至是人体移动范围进行信息输入，同时语音交互也必不可少的方式之一。

5G时代可以通过云端计算，在边缘云上做大量的处理，用高CPU/GPU做这种处理不会过多地消耗功耗，通过5G的快速连接可以迅速的传到本地，将有力支撑用户VR/AR产品体验的提升。例如，未来AR办公、AR购物、VR直播、远程手术和虚拟课堂等将更加便利消费者的工作和生活。

五、涉及的产业链供应商有哪些?

手机摄像头对应的产业链企业包括图像传感器制造商、模组封装厂商、镜头厂商、马达供应商、棱镜、滤光片供应商等。由于行业技术壁垒和集中度高，产业链的龙头多为日本、韩国、中国台湾所垄断，大陆的厂商主要集中在棱镜、红外滤光片和镜头模组封装上，其中CMOS厂商包括豪威(韦尔股份)，镜头厂商包括舜宇光学、瑞声科技、联合光电等，模组厂商包括舜宇光学、欧菲科技、丘钛科技、光宝科技等，棱镜以及光学组件厂商包括舜宇光学，利达光电，水晶光电等。

在CIS市场份额上面，索尼一家独大，市场份额高达42%，三星居第二位，市场份额达到了18%，豪威排第三，市场份额为12%，随着手机、汽车、工业等下游应用领域对CIS的需求不断增加，市场空间有望进一步扩大。Yole Development数据显示，2016年CMOS图像传感器市场规模达到115亿美元，相较2015年同比增长约13%，预计2016至2022年全球CMOS图像传感器市场复合年均增长率将保持在10.50%左右，2022年将达到约210亿美元。出货量方面，2017年全球CIS出货量超40亿颗，预计2021年全球出货量将达70亿颗。

在摄像头模组上面，根据TSR的数据2016和2017年欧菲科技的市场份额为9%和13.3%，舜宇光学的市占率为7.9%和9.5%，丘钛科技的市占率为5.3%和6.5%。2017年，全球TOP摄像头模组厂商占据了全球超过50%的市场份额，比2016年增长了13个百分点，集中化趋势愈加明显。一方面，产业集中度不断提高，另外一方面，以光学领域的双摄、3D摄像头和柔性显示为代表的功能性和差异化的创新层出不穷，持续利好自主创新能力强和具有产业整合及规模优势的龙头企业。