看点:华为、OPPO作为先行者,拉开了潜望式结构行业竞争的序幕。
2019年,在智能手机行业,一场围绕“潜望式镜头”的明争暗斗愈演愈烈。这将是继“全面屏大战”、“AI芯片大战”之后的又一轮智能手机技术大战。
3月26日,华为推出P30系列,并号称是业内首款采用潜望式摄像头结构的手机产品。其最引人注目的设计是采用了潜望式摄像头结构,实现了5倍光学变焦、10倍混合变焦和50倍最大数码变焦,轻松清晰地捕捉月亮。
而这并不是业内第一次出现“潜望式相机”。早在2017年世界移动大会MWC上,OPPO就发布了5倍无损变焦技术。在今年的MWC 2019上,OPPO展示了10倍混合光学变焦技术。 4月10日发布的OPPO Reno系列将实现该技术的量产。
▲华为P30系列镜头
高倍光学变焦一直是智能手机相机的热门需求。然而,由于智能手机轻薄化的趋势,传统的相机模组结构将无法满足高倍光学变焦的要求。因此,潜望式摄像头进入了手机摄像头的阶段。使远距离变焦成为可能。
随着国内智能手机市场趋于饱和,出货量持续下滑,手机拍照功能的提升将成为当前智能手机存量竞争的创新机会。例如,多摄像头系统已经成为手机的新卖点。那么2019年初就进入手机竞争阶段的潜望式摄像头结构将会给智能手机行业带来怎样的发展机遇呢?志东将在本文中为您揭秘。
潜望式相机开创智能手机光学变焦新时代
手机拍照的历史已经有近20年了,这期间经历了像素战争的洗礼。如今,高像素、光学防抖、大光圈、双摄已经成为旗舰手机的标配。随着用户对手机拍照能力有了更高的期望,以及手机厂商在光学摄影领域不断创新,现在3D传感、多摄系统、潜望式高倍光学变焦已经成为未来手机创新的重点。手机摄影。拍照也越来越接近专业相机。
▲通过镜头移动实现光学变焦原理示意图
镜头是一种将场景成像到传感器上的装置。它相当于相机的“眼睛”。它通常由多个镜头组成。当光信号通过时,镜片会逐层过滤红外线和其他杂散光。因此,镜头越多,图像就越真实。为了清晰地捕捉不同距离的物体,相机需要变焦。
通常,变焦分为两种方式:数码变焦和光学变焦。数码变焦利用相机中的处理器增加图片中每个像素的面积,从而放大图像;而光学变焦则是通过改变镜片之间的距离,从而改变镜头的焦距来实现变焦。 。
由于便携性的需求,智能手机轻薄设计受到业界青睐。因此,手机主要采用数码变焦和低倍光学变焦。由于手机厚度的限制,横置的手机摄像头只能有较小的焦距,光学变焦能力非常有限。目前在横置摄像头的智能手机中,华为Pro的3倍光学变焦是变焦倍数最高的。超过3倍的光学变焦会增加手机的厚度,导致用户体验变差。
随着行业的发展,出现了一种新的解决方案——潜望式摄像头结构。
这种结构与传统的双摄镜头并排排列不同。将原来垂直排列的摄像头在手机中横向排列,利用特殊的光学棱镜将光线折射到镜头组中实现成像,可以大大增加摄像头的焦距。 。
▲OPPO潜望式摄像头结构
OPPO是第一家推出潜望式摄像头的手机厂商。在2017年世界移动大会上,OPPO首次展示了基于潜望式摄像头结构和双摄像头的5倍无损变焦技术。在MWC 2019前夕的2019 OPPO创新大会上,OPPO首次展示了其基于潜望式结构的10倍混合光学变焦技术。据OPPO介绍,其投入了200多人的研发团队,布局了100多项研发专利。它对电机、棱镜、模块、算法等各个方面进行了打磨和验证,并以100%定制模块实现了这一技术。这项新技术将应用在OPPO即将推出的新品牌Reno上。
▲华为P30系列镜头组结构图
在华为、OPPO即将推出潜望式拍照手机的同时,小米也被曝正在研发潜望式镜头产品,但进展不如华为、OPPO那么快。有网友爆料称,小米的潜望式镜头是与欧菲光科技的联合合作计划。
有业内人士认为,除了变焦拍摄之外,潜望式摄像头还有一个潜在的功能——前置摄像头与后置摄像头的融合。这个想法是,如果棱镜可以沿着机身横轴旋转180°,那么棱镜就能将手机前方的光线反射到感光器中,实现前向拍照,并恢复到原来的样子方向实现后置拍摄。但从目前来看,潜望式摄像头结构中棱镜的稳定性问题尚未解决,前后摄像头融合的可行性还有待验证。
潜望式相机结构研发难点
潜望式相机的核心难点在于,新增的玻璃材质转向棱镜会带来一系列连锁反应,包括跌落稳定性、镜头数量瓶颈、算法优化等,这将为光学镜头带来新的挑战和机遇和相机模组公司。
首先,对于光学镜头企业来说,潜望式镜头增加了1-2个玻璃转向棱镜。过去手机镜头多为塑料镜头,因此潜望式镜头将要求手机镜头企业具备玻璃光学部件的设计和制造能力。能力。此外,潜望式镜头也将为单镜头的镜头数量腾出空间。未来7p、8p镜头将不再受手机厚度的限制。
其次,对于摄像头模组企业来说,新增的玻璃转向棱镜将导致潜望式摄像头的跌落稳定性远不如传统摄像头,这将对模组厂的组装能力提出严格要求。复杂的相机组件也将对模组厂的算法和设备提出新的要求。
专利方面,舜宇光学、华为、信利光电、亚洲光学(台湾)、水晶光电、欧菲光科技已公开潜望式专利,授权或在审专利分别为:9项、6项、5项、4项、3项、2项。这些只是已发表专利的案例,许多未获得专利的研究项目并未包含在内。其中,各家公司的潜望式摄像头模组的部件相似,包括滤镜、镜头组、音圈电机、反射棱镜组、感光芯片等。各公司潜望式相机的差异在于结构设计。 。
随着潜望式摄像头在智能手机中的加速渗透,头部供应商在高端智能手机的份额将不断增加,在塑料镜头、玻璃光学元件、光学领域长期布局的相关产业链企业将进一步受益。例如舜宇光学科技、大立光电、水晶光电、欧菲光科技等核心供应链企业。
智能手机主编张楠告诉 ,潜望式摄像头最关键的难点在于反射棱镜的设计,其中折射透过率和防抖设计是两个关键难点。华为和OPPO分别采用了不同的供应商解决方案。华为使用了舜宇的解决方案,而OPPO则使用了另一家公司的解决方案。目前尚不清楚其使用的是水晶光电还是欧菲光科技的产品。不过,水晶光电1月份宣布,其用于潜望式相机的棱镜产品已小批量出货。
有趣的是,OPPO在2017年推出5倍光学变焦技术时,就是与舜宇的合作。不过,这次华为联手舜宇,OPPO则转向了其他公司。张楠还提到,目前反射棱镜的生产只有这两家供应商是最好的。华为和OPPO已分别与这两家公司签署了协议。至少明年,华为和OPPO将在潜望式摄像头领域占据垄断地位。
潜望式摄像头产业链机遇与挑战并存
与传统的双摄组相比,潜望式相机架构需要额外的一组镜头和折射镜头,这也将为整个相机产业链带来新的市场空间。
在手机摄像头领域,作为核心部件的光学镜头的设计和制造难度相对较大。手机摄像头主要由光学镜头(Lens)、音圈电机(VCM)、红外滤光片(IRCF)、图像传感器()等组成。其中,光学镜头的设计和传感器的尺寸决定了手机相机的拍照功能。
光学镜头的主要作用是利用光的折射和反射原理,收集被摄物体的反射光,并将其聚焦到图像传感器上。光学镜头的技术难度非常高,主要体现在设计和制造过程中。目前,能够稳定大批量生产高品质镜头的厂家寥寥无几。
在设计方面,由于技术门槛较高,一些经验丰富的老工厂具有较强的优势。比如华为与徕卡合作,徕卡帮助华为改进镜头的光学设计。在制造方面,镜片生产的良率和一致性非常关键。模具、成型、装配等环节对生产精度要求非常高。任何一个环节出现错误都会对最终的成像效果产生很大的影响。
▲2017年各手机镜头厂商市场占有率
在手机镜头产业链中,台湾大立光是最早开始研究塑料镜头的厂商之一。已经积累了近20年的经验。其镜片质量和生产良率在行业中首屈一指,处于行业领先地位。 2017年占据24.3%的市场份额。
在CMOS图像传感器领域,索尼和三星一直处于行业领先地位。据知名市场研究和战略咨询公司Yole统计,2017年全球CMOS图像传感器市场规模139亿美元中,索尼占据42%的市场份额,三星电子以18%排名第二,豪威科技科技的市场份额为12%。排名第三,遥遥领先于其他厂商。
摄像头模组是将各种部件集成在一起的器件。该领域的技术壁垒不高,这也导致了国内手机摄像头模组市场的碎片化。旭日产研数据显示,欧菲光科技2017年国内手机摄像头模组市场排名第一,但份额仅为11%。此外,舜宇、秋钛、信利、建兴、好来特等也是摄像头模组供应链的参与者,但其市场份额仅为个位数。
由于智能手机没有足够的深度来容纳长焦镜头组件,在机身轻薄化的趋势下,潜望镜将相机从高置位置切换到垂直或水平位置,从而实现长焦镜头与轻薄的并存。身体。所以如果想要实现5倍以上的光学变焦,就无法回避潜望式摄像头方案。
潜望式摄像头开启2019年智能手机新趋势
尽管智能手机出货量已经饱和,未来增长空间有限,但手机摄像头创新仍在如火如荼地进行。近两年,多摄像头系统将进一步渗透到高端智能手机中,包括潜望式摄像头、3D摄像头、大尺寸CMOS摄像头等高端摄像头。
从长远来看,智能手机与单反相机之间巨大的摄影性能差距将推动手机拍照行业的持续发展。至于新兴的潜望式摄像头,据中国证券研究所预测,2020年潜望式摄像头市场规模预计将超过26亿美元。
手机相机虽然无法取代单反相机,但其性能会更接近单反相机。与单反相机相比,手机相机的缺点在于图像传感器(CMOS、CIS)的尺寸和变焦能力。 CIS的尺寸越大,捕获进入相机的光线信息越多,照片修复效果越好。
在变焦领域,为了追求更高倍率的光学变焦,镜头组的光路设计会更加复杂。从目前来看,潜望式摄像头将成为智能手机实现高倍光学变焦的必由之路。目前的变焦主要依靠2-3个定焦镜头的配合,其中最重要的是长焦镜头。变焦倍数越高,长焦相机的高度就越高。智能手机的厚度不足以支撑高倍长焦相机的高度,而潜望式相机是解决这一问题最直接有效的方式。
在应用领域,随着华为、OPPO、vivo等领先手机厂商的出现,他们对手机变焦能力有了更高的追求,这将带动智能手机行业拍照能力的整体提升。作为实现大倍变焦的必经之路,潜望式结构其市场渗透率将进一步提升。有数据预测,2019年华为潜望式相机出货量占比为48.4%,OPPO和vivo分别占比27.8%和23.8%。
不过,潜望式相机也将带来产业链内新的产业格局。智能手机相机创新步伐不断加快,相机功能全方位创新,对相关产业链企业的技术开发和储备能力提出了新的要求。从目前的竞争态势来看,未来小型相机模组和手机镜头厂商将无法在竞争中投入更多资源开发前沿技术,市场份额将进一步向龙头企业集中。行业龙头企业拥有领先于竞争对手的规模优势、技术能力和客户资源,使其在下半年竞争中拥有得天独厚的优势。
从应用角度来看,潜望式结构的引入实际上并没有显着提升手机的拍照性能。就像当年的全面屏一样,虽然小米是最早提出全面屏概念的,但最终全面屏解决方案在业界全面开花,没有一家公司做得更好。潜望式摄像头结构也是如此。作为先行者,华为和OPPO拉开了潜望式结构行业竞争的序幕。未来,围绕手机拍照能力的创新和竞争将会更加激烈。
结语:拍照能力将成为智能手机竞争焦点
手机入市后,智能手机厂商不断推出新的创新内容刺激用户换手机,无论是近两年流行的全面屏、多摄系统,还是折叠等新兴概念今年的屏幕和5G。 ,正在成为智能手机市场竞争的热点。
作为应用最广泛的消费电子产品,智能手机的功能不断增加和强化,而拍照功能一直是手机创新的重要方向。在头部企业的推动下,多摄像头和潜望式摄像头有望成为2019年智能手机创新的亮点。
在智能手机硬件创新和竞争不断加剧的同时,产业链新的机遇也到来,新的行业洗牌期也到来。
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