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借手机一双慧眼 掀AR/VR浪潮 ToF开启消费电子“升维”之旅
2019.12.06 08:43 米娅|科创板日报

《科创板日报》(上海,研究员 米娅)讯,近日外媒曝光了明年5款新iPhone的配置和价格,包括1款iPhone SE 2与4款iPhone 12。其中,iPhone 12 Pro亮点除了配置5G毫米波外,还会搭载一枚3D ToF镜头。

此前就有产业链人士爆料称,iPhone 12后置相机将新增ToF镜头用于改善AR与拍照体验,并且在ToF相机的玩法上也与其他厂商有所不同。

除苹果外,多款手机将于明年搭载3D ToF镜头。根据市场研究机构IHS的手机行业分析师爆料,华为P40系列和三星S11系列都将搭载3D ToF镜头,并支持3D人脸识别功能。

TOF在移动端被看好 普及速度或超结构光

3D传感器是智能手机创新趋势之一,当前正加速向手机终端渗透。目前市面上共有三种主流技术:ToF、结构光和立体视觉,比较成熟的方案是结构光和ToF。其中结构光最为成熟,已大规模应用于工业3D视觉,ToF则凭借自身优势成为在移动端较被看好的方案。

3D结构光最早应用于苹果iPhone X,结构光技术仅需一次成像就可得到深度信息,具备低能耗、高成像分辨率的优势,因此被广泛用于人脸识别和人脸支付等场景。但结构光技术识别距离较短,约在0.2米至1.2米,因此应用局限在手机的前置摄像头。

TOF是Time of Flight的简写,即飞行时间的意思,2018年才被应用在手机摄像头的3D成像技术,目前华为P30、OPPO R17 Pro、Vivo NEX双屏版都已搭载TOF镜头。

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ToF的原理是通过红外发射器发射光脉冲,根据折返的时间来计算与物体之间的距离,以得出3D景深图。ToF探测距离远,识别距离可达0.4米至5米,且抗光干扰性强,在动态场景中有较好的表现。但相对于结构光而言,ToF的3D成像精度在短距离上比较低,且功效较高。

另外,ToF较3D结构光更具性价比优势。根据集微网调研,目前一颗3D结构光模组均价几乎都在20美元以上,而ToF模组的单价基本维持在10美元左右,两者之间存在成倍的价差。从终端厂商的角度看,一部手机能节省10美元造价对整体成本管控是很有利的。国金证券判断,若硬件算法得到提升,ToF普及速度将超过结构光。

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ToF将消费电子带入3D时代 AR/VR浪潮可期

ToF主要应用领域有医疗检测、工业用机器视觉、智能手机、游戏机、AR/VR 及智慧车等。电子行业白金分析师赵晓光与炬佑智能CEO刘洋的访谈中提到,3D ToF的应用想象空间是巨大的,未来3D应用会为手机带来巨大的革新。

在刘洋看来,ToF技术是真正能从二维世界变成三维世界的核心技术。未来在AR/VR领域,ToF是一个必然技术。通过AR/VR眼镜结合ToF三维定位感知,可以在虚拟世界中创造来模拟真实世界中的自己。

国盛证券指出,随着体感交互、3D识别与感知、环境感知以及AR地图构建等技术与应用的发展,市场对 3D视觉与识别技术的兴趣日益浓厚,ToF的使用进一步丰富了3D建模技术的应用场景。包括拍照虚化、体感游戏、测距、购物等新应用。ToF 技术的应用亦是AR/VR时代的催化剂。考虑到ToF的两个独特的优点——作用距离长、刷新率高,存在远距离3D测距需求的AR/VR是最能体现ToF优势的功能之一。

明年起出货量会进一步爆发

根据Yole的预测数据,全球3D成像和传感器的市场规模2022年将超过90亿美元。其中,消费电子会是增速最快的应用场景,2016–2022年的复合平均增速高达160%,2022年消费电子市场规模将超过60亿美元。

从出货量上来看,国盛证券预测智能手机3D感测需求将从2017年的4000万部增加至201年的2亿部以上,其中2019年的ToF机型还主要集中在几款高端旗舰机,从2020年开始TOF的出货量将进一步爆发,在整体3D感应中占比有望达到40%。

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相关公司享行业成长红利

目前,国外ToF相关技术市场发展迅速,技术代表公司有意法半导体ST、德州仪器 TI、英飞凌、AMS、索尼、pmd、微软等。国内则在ToF产业链环节同样进行了积极的技术储备,有望伴随ToF行业成长共享红利。

国盛证券通过对已上市主流3D摄像头产品拆解,划分产业链为:上游为红外传感器、红外光源、光学组件、光学镜头以及CIS(CMOS图像传感器);中游为传感器模组、摄像头模组、光源代工、光源检测以及图像算法;下游为终端厂商以及应用。

水晶光电:公司水晶光电是国内光学精密薄膜镀膜龙头,在窄带滤光片上具有技术和先发优势。目前大客户的窄带滤光片方案是以水晶与VIAV合作的方式供应。公司的强项在于镀膜工艺,涉足ToF产业链环节如窄带滤光片、红外截止滤光片等。

韦尔股份:公司收购CMOS图像传感器厂商豪威科技并已完成资产交割,后者是三星CIS业务的最大竞争对手,目前已实现CIS高中低端产品的全覆盖,并打入国内主流手机品牌厂商,客户涵盖华为、小米、OPPO、Vivo等,在国内摄像头市场份额为20%-30%,全球市占率第三。

联创电子:公司3D结构光镜头已进入中国前4家手机品牌中的2家,预计到年底手机镜头出货量每月能到800至1000万颗,不包括准直镜头(3D结构光)。公司TOF镜头及模组的开发在稳步推进过程中。公司表示在5G产业有布局,会利用自主研发的技术优势,特别是光学领域上高像素镜头的优势,积极布局车载、VR/AR领域、工控、教育、智能家电等专业显示市场。

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