2019年，智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)，一場(chǎng)圍繞“潛望式鏡頭”的明爭(zhēng)暗斗正在愈演愈烈，這將是繼“全面屏大戰(zhàn)”、“AI芯片大戰(zhàn)”之后的，又一輪智能手機(jī)技術(shù)之戰(zhàn)。
3月26日，華為推出P30系列并號(hào)稱是業(yè)內(nèi)首個(gè)采用潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)的手機(jī)產(chǎn)品。其最亮眼的設(shè)計(jì)則是采用潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了5倍光學(xué)變焦、10倍混合變焦以及50倍最大數(shù)碼變焦，可以輕松地拍清月亮。
而這并不是“潛望式攝像頭”在業(yè)內(nèi)第一次出現(xiàn)。早在2017年的世界移動(dòng)通信大會(huì)MWC上，OPPO就發(fā)布了5倍無(wú)損變焦技術(shù)。在今年的MWC 2019上OPPO又展示了10倍混合光學(xué)變焦技術(shù)，在4月10號(hào)即將發(fā)布的OPPO Reno系列將對(duì)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
▲華為P30系列鏡頭
高倍光學(xué)變焦始終是智能手機(jī)攝像的需求爆點(diǎn)，而受限于智能手機(jī)輕薄化的趨勢(shì)，傳統(tǒng)攝像頭模組結(jié)構(gòu)將無(wú)法滿足高倍光學(xué)變焦的要求，因此潛望式攝像頭走向了手機(jī)攝像頭的舞臺(tái)，讓遠(yuǎn)距離變焦成為了可能。
隨著國(guó)內(nèi)智能手機(jī)市場(chǎng)趨于飽和，出貨量不斷下滑，手機(jī)攝影功能的提升將成為當(dāng)下智能手機(jī)存量競(jìng)爭(zhēng)中的創(chuàng)新機(jī)遇，比如多攝系統(tǒng)就已經(jīng)成為了手機(jī)新的賣(mài)點(diǎn)。那么2019年一開(kāi)年就登上手機(jī)競(jìng)爭(zhēng)舞臺(tái)的潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)，將會(huì)給智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)怎樣的發(fā)展機(jī)會(huì)呢，智東西將在本文中為你揭秘。
一、潛望式攝像頭開(kāi)啟智能手機(jī)光學(xué)變焦新時(shí)代
手機(jī)上的拍照歷史已有近20年了，期間更是經(jīng)歷了像素大戰(zhàn)的戰(zhàn)火洗禮。如今高像素、光學(xué)防抖、大光圈、雙攝像頭已經(jīng)成為旗艦手機(jī)的標(biāo)配。而隨著用戶對(duì)手機(jī)拍照能力期待更高，以及手機(jī)廠商們?cè)诠鈱W(xué)拍照領(lǐng)域不斷的創(chuàng)新，如今3D傳感、多攝系統(tǒng)、潛望式高倍光學(xué)變焦已經(jīng)成為了手機(jī)拍照未來(lái)創(chuàng)新的重點(diǎn)，手機(jī)拍照也向著專(zhuān)業(yè)相機(jī)不斷靠近。
▲通過(guò)鏡頭的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦原理示意圖
鏡頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件，相當(dāng)于相機(jī)的“眼睛”，通常由由幾片透鏡組成，光線信號(hào)通過(guò)時(shí)，鏡片們會(huì)層層過(guò)濾紅外線等雜光。因此，鏡頭片數(shù)越多，成像就越真實(shí)。為了拍清楚遠(yuǎn)近不同距離的物體，攝像頭需要進(jìn)行變焦。
通常情況下，變焦又分為數(shù)碼變焦和光學(xué)變焦兩種方式。其中數(shù)碼變焦是通過(guò)相機(jī)內(nèi)的處理器，把圖片內(nèi)的每個(gè)像素面積增大，從而達(dá)到放大圖像的目的；而光學(xué)變焦則是通過(guò)改變鏡片們之間的距離，進(jìn)而改變鏡頭的焦距實(shí)現(xiàn)變焦。
智能手機(jī)由于有著便攜性的需求，業(yè)內(nèi)流行輕薄化設(shè)計(jì)。因此，手機(jī)主要采用數(shù)碼變焦和低倍的光學(xué)變焦。由于手機(jī)厚度的限制，采用水平放置的手機(jī)攝像頭只能有較小的焦距，光學(xué)變焦能力非常有限。目前，采用水平放置攝像頭的智能手機(jī)中，擁有最高變焦倍數(shù)的是華為Mate20 Pro的3倍光學(xué)變焦，超過(guò)3倍的光學(xué)變焦將增大手機(jī)厚度，用戶體驗(yàn)變差。
隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新的解決方案出現(xiàn)了——潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)雙攝鏡頭的并列排布，將原本豎著排放的攝像頭在手機(jī)內(nèi)橫向排放，并以特殊的光學(xué)三棱鏡讓光線折射進(jìn)入鏡頭組，實(shí)現(xiàn)成像，可以大幅度增加攝像頭的焦距。
▲OPPO潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)
OPPO是最早推出潛望式攝像頭的手機(jī)廠商，在2017年的世界移動(dòng)大會(huì)MWC上OPPO首次展示了基于潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)，雙攝下的5倍無(wú)損變焦技術(shù)。在MWC 2019前夕的2019 OPPO創(chuàng)新大會(huì)上，OPPO首次展示了基于潛望式結(jié)構(gòu)的10倍混合光學(xué)變焦技術(shù)。據(jù)OPPO稱，其投入了超過(guò)200人規(guī)模的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，布局了100多項(xiàng)研發(fā)專(zhuān)利，從馬達(dá)、棱鏡、模組、算法等各方面打磨和驗(yàn)證，100%自定義模組實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)。在OPPO即將發(fā)布的新品牌Reno上，這項(xiàng)新技術(shù)將得到應(yīng)用。
▲華為P30系列的鏡頭組結(jié)構(gòu)圖
在華為和OPPO的潛望式攝像頭手機(jī)都已箭在弦上的同時(shí)，小米也被爆出在研發(fā)潛望式鏡頭的產(chǎn)品，但是進(jìn)度沒(méi)華為和OPPO那么快。有網(wǎng)友爆料稱小米的潛望式鏡頭是與歐菲科技聯(lián)手合作的方案。
有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，除了變焦拍攝，潛望式攝像頭具有一個(gè)潛在功能——將前置攝像頭與后置攝像頭合并。這種設(shè)想認(rèn)為，如果使棱鏡可以沿機(jī)身橫向軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，那么棱鏡將可以把手機(jī)前面的光線反射進(jìn)感光器，實(shí)現(xiàn)前向攝像，轉(zhuǎn)回原來(lái)的方向就是后向攝像。不過(guò)，從目前看來(lái)，潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)中棱鏡的穩(wěn)定性問(wèn)題尚未解決，將前后置攝像頭進(jìn)行合并的可行性還有待驗(yàn)證。
二、潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)的研發(fā)難點(diǎn)
潛望式攝像頭核心難點(diǎn)在于，其中新增的玻璃材質(zhì)轉(zhuǎn)向棱鏡將帶來(lái)一系列的連鎖反應(yīng)，包括跌落穩(wěn)定性、鏡片數(shù)量瓶頸、算法優(yōu)化等。這將會(huì)給光學(xué)鏡頭以及攝像頭模組企業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
首先，對(duì)于光學(xué)鏡頭企業(yè)，潛望式鏡頭新增的1-2塊玻璃材質(zhì)轉(zhuǎn)向棱鏡，過(guò)去手機(jī)鏡頭多是塑膠鏡頭，因此潛望式鏡頭將會(huì)要求手機(jī)鏡頭企業(yè)具備玻璃光學(xué)元件的設(shè)計(jì)與制造能力。此外，潛望式鏡頭還將打開(kāi)單個(gè)鏡頭鏡片數(shù)量的空間，未來(lái)7p、8p鏡頭都將不受手機(jī)厚度的限制。
其次，對(duì)于攝像頭模組企業(yè)，新增的玻璃轉(zhuǎn)向棱鏡會(huì)導(dǎo)致潛望式攝像頭的跌落穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)攝像頭，這對(duì)模組廠的組裝能力會(huì)提出嚴(yán)苛的要求。復(fù)雜的攝像頭組件還會(huì)對(duì)模組廠的算法以及設(shè)備提出新的要求。
在專(zhuān)利方面，舜宇光學(xué)、華為、信利光電、亞洲光學(xué)(臺(tái)灣)、水晶光電、歐菲科技已公開(kāi)的有權(quán)或在審潛望式專(zhuān)利分別為9、6、5、4、3、2件，這些還只是公開(kāi)專(zhuān)利的情況，很多研究中的未形成專(zhuān)利不算在內(nèi)。其中，各個(gè)公司的潛望式攝像頭模組零部件組成大同小異，均包括濾光片、鏡頭組、音圈馬達(dá)、反射棱鏡組以及感光芯片，各家公司的潛望式攝像頭差異在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。
隨著潛望式攝像頭在智能手機(jī)中的加速滲透，頭部供應(yīng)商將會(huì)繼續(xù)提升在高端智能手機(jī)中的占有率，在塑膠鏡片、玻璃光學(xué)元件以及光學(xué)領(lǐng)域有長(zhǎng)期布局的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈公司會(huì)進(jìn)一步受益。比如舜宇光學(xué)科技、大立光、水晶光電、歐菲科技等核心供應(yīng)鏈玩家。
PChome智能移動(dòng)主編張楠告訴智東西，潛望式攝像頭最關(guān)鍵的難點(diǎn)在于反射棱鏡的設(shè)計(jì)，其中折射透光率、防抖設(shè)計(jì)是兩個(gè)至關(guān)重要的難點(diǎn)。華為和OPPO分別采用了不同的供應(yīng)商方案，華為采用舜宇的解決方案，OPPO則采用了另外一家的解決方案，不知道其采用的是水晶光電還是歐菲科技的產(chǎn)品。不過(guò)，水晶光電曾在1月份宣稱其用于潛望式攝像頭的棱鏡產(chǎn)品已小批量出貨。
有意思的是，在2017年OPPO推出5倍光學(xué)變焦技術(shù)，當(dāng)時(shí)就是和舜宇進(jìn)行的合作，而這次華為卻牽手舜宇，OPPO則轉(zhuǎn)向其他家。張楠還提到，目前在反射棱鏡生產(chǎn)方面，只有這兩家供應(yīng)商做的最好。華為和OPPO分別和這兩家簽署了協(xié)議，至少未來(lái)一年內(nèi)，華為和OPPO兩家將在潛望式攝像頭領(lǐng)域壟斷。
三、潛望式攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存
相比于傳統(tǒng)的雙攝攝像頭組，潛望式攝像頭架構(gòu)需要增加一組鏡片和折射鏡頭，這也將給整個(gè)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)新的市場(chǎng)空間。
在手機(jī)攝像頭領(lǐng)域，作為核心元器件的光學(xué)鏡頭，其設(shè)計(jì)和制造難度都較大。手機(jī)攝像頭主要由光學(xué)鏡頭（Lens）、音圈馬達(dá)（VCM）、紅外濾光片（IRCF）、圖像傳感器（Sensor）等組成。其中，光學(xué)鏡頭的設(shè)計(jì)以及傳感器尺寸都決定著手機(jī)攝像頭的拍照能力。
光學(xué)鏡頭的主要作用就是利用光的折射和反射原理，搜集被拍攝物體的反射光并將其聚集于圖像傳感器上。光學(xué)鏡頭具有非常高的技術(shù)難度，主要在于設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)，目前能大批量穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)鏡頭的廠商較為稀少。
在設(shè)計(jì)方面，由于技術(shù)門(mén)檻較高，一些經(jīng)驗(yàn)豐富的老廠有著較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。比如，華為與萊卡進(jìn)行的合作，萊卡幫助華為改善鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)。在制造方面，鏡片生產(chǎn)良率和一致性非常關(guān)鍵，模具、成型、組裝等環(huán)節(jié)對(duì)于生產(chǎn)精度都有非常高的要求，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都會(huì)對(duì)最后的成像效果產(chǎn)生較大影響。
▲2017 年各手機(jī)鏡頭廠商的市場(chǎng)份額
在手機(jī)鏡頭產(chǎn)業(yè)鏈中，臺(tái)灣大立光是最早開(kāi)始進(jìn)行塑膠鏡頭研究的廠商之一，積累了近20年的經(jīng)驗(yàn)，其鏡頭品質(zhì)和生產(chǎn)良率在業(yè)內(nèi)首屈一指，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)導(dǎo)地位，2017年占據(jù)著24.3%的市場(chǎng)份額。
在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，索尼、三星在業(yè)內(nèi)一直處于領(lǐng)先地位。據(jù)知名市場(chǎng)調(diào)研和戰(zhàn)略咨詢公司Yole統(tǒng)計(jì)，2017年全球139億美元的CMOS圖像傳感器市場(chǎng)中，索尼占據(jù)了42%的市場(chǎng)份額，三星電子以18%位列第二、豪威科技市場(chǎng)份額12%排名第三，遠(yuǎn)超其他廠商。
攝像頭模組是把將各部分零組件整合到一起后的器件，這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)壁壘不高，這也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)手機(jī)攝像頭模組市場(chǎng)比較分散。根據(jù)旭日產(chǎn)研的數(shù)據(jù)顯示，歐菲科技在2017年國(guó)內(nèi)手機(jī)攝像頭模組市場(chǎng)排名第一，但其所占份額也僅為11%。此外，舜宇、丘鈦、信利、光寶、合力泰等也是攝像頭模組供應(yīng)鏈上的玩家，但市場(chǎng)份額均只有個(gè)位。
由于智能手機(jī)沒(méi)有足夠的深度容納長(zhǎng)焦鏡頭組件，在機(jī)身輕薄化的趨勢(shì)下，潛望式將攝像頭從高度放置轉(zhuǎn)為垂直或橫置的方式，從而來(lái)達(dá)到長(zhǎng)焦鏡頭與輕薄機(jī)身共存的目的，所以如果想要達(dá)到5倍以上光學(xué)變焦將無(wú)法避免潛望式攝像頭方案。
四、潛望式攝像頭開(kāi)啟2019年智能手機(jī)新風(fēng)潮
雖然智能手機(jī)出貨量已經(jīng)飽和，未來(lái)增長(zhǎng)空間有限，但是手機(jī)攝像頭創(chuàng)新依舊如火如荼。近兩年，多攝系統(tǒng)將會(huì)在高端智能手機(jī)中進(jìn)一步滲透，其中高端攝像頭如潛望式攝像頭，3D攝像頭，大尺寸CMOS攝像頭等。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，智能手機(jī)與單反相機(jī)巨大的照相性能差距，將會(huì)推動(dòng)手機(jī)攝像頭行業(yè)持續(xù)發(fā)展。就如今興起的潛望式攝像頭來(lái)說(shuō)，據(jù)國(guó)金證券研究所預(yù)計(jì)，2020年潛望式攝像頭的市場(chǎng)規(guī)模就將有望超過(guò)26億美元。
雖然，手機(jī)攝像頭代替不了單反相機(jī)，但性能會(huì)向單反靠攏。相比于單反相機(jī)，手機(jī)攝像頭的短板在于圖像傳感器(CMOS Image Sensor，CIS)尺寸和變焦能力兩大方面。CIS尺寸越大，對(duì)進(jìn)入攝像頭的光線的信息捕捉的越多，對(duì)相片的還原效果就越好。
在變焦領(lǐng)域，為了追求更高倍數(shù)的光學(xué)變焦，鏡頭組的光路設(shè)計(jì)將會(huì)更加復(fù)雜。從目前來(lái)看，潛望式攝像頭將成為智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)高倍光學(xué)變焦的必經(jīng)之路。目前的變焦主要是依靠2-3個(gè)定焦鏡頭的配合，其中最重要的是長(zhǎng)焦鏡頭。變焦倍數(shù)越高，長(zhǎng)焦攝像頭的高度越高，智能手機(jī)的厚度不足以支持高倍長(zhǎng)焦攝像頭的高度，而潛望式攝像頭是解決這個(gè)問(wèn)題最為直接有效的方法。
在應(yīng)用領(lǐng)域，隨著華為、OPPO、vivo等頭部手機(jī)廠商在手機(jī)變焦能力上的出現(xiàn)來(lái)更高追求，將帶動(dòng)智能手機(jī)行業(yè)拍照能力的整體提升，作為高倍變焦必經(jīng)之路的潛望式結(jié)構(gòu)，其市場(chǎng)滲透率將進(jìn)一步提升。有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2019年華為潛望式攝像頭出貨量將占比48.4%，OPPO和vivo則分別為27.8%和23.8%。
不過(guò)，潛望式攝像頭也將帶來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)新的產(chǎn)業(yè)格局。不斷加快的智能手機(jī)攝像頭創(chuàng)新節(jié)奏，以及全方位的照相功能創(chuàng)新，都對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)以及儲(chǔ)備能力提出新的要求。從目前的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)來(lái)看，未來(lái)攝像頭模組和手機(jī)鏡頭小廠在競(jìng)爭(zhēng)中將無(wú)法投入更多的資源來(lái)開(kāi)發(fā)前沿技術(shù)，市場(chǎng)份額會(huì)進(jìn)一步向著頭部企業(yè)集中。行業(yè)龍頭企業(yè)具備領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，技術(shù)能力以及客戶資源，在下半場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
如果從應(yīng)用角度來(lái)看，潛望式結(jié)構(gòu)的引入其實(shí)并未大幅度提升手機(jī)拍照性能。正如當(dāng)年的全面屏一樣，雖然小米率先打出了全面屏的概念，但最后全面屏方案在業(yè)內(nèi)全面開(kāi)花，并沒(méi)有哪家企業(yè)做得更優(yōu)秀之分。潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)也是如此，華為和OPPO作為先行者，拉開(kāi)了潛望式結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)開(kāi)始的序幕，未來(lái)圍繞手機(jī)拍照能力的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。
結(jié)語(yǔ)：攝影能力將成智能手機(jī)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)
在手機(jī)進(jìn)入存量市場(chǎng)之后，智能手機(jī)廠商在不斷推出新的創(chuàng)新內(nèi)容以刺激用戶換機(jī)，無(wú)論是前兩年打的火熱的全面屏、多攝系統(tǒng)，還是今年以來(lái)的折疊屏、5G等新興概念，都在成為智能手機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。
智能手機(jī)作為最廣泛的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，其功能正在增多和強(qiáng)化，而拍照能力始終是手機(jī)創(chuàng)新的一個(gè)重要方向。在頭部企業(yè)的帶動(dòng)下，多攝像頭和潛望式攝像頭將有望成為2019年智能手機(jī)創(chuàng)新的重頭戲。
在智能手機(jī)硬件創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈新的機(jī)會(huì)也已來(lái)臨，新的行業(yè)洗牌期也已來(lái)臨。
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