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光學鏡頭十大發展趨勢

發表時間:2021-12-06 瀏覽次數:1975

高度決定影響力


驅動未來,智能無界。中國將以智能汽車為契機,彎道超車日美德韓,去年國家11個部委已聯合發布智汽車發展戰略。


旭日大數據在9月2日于深圳將“智能汽車視覺感知峰會”,邀請學界和業界的資深專家發表主題演講,圍繞“智能汽車視覺感知技術與應用”等熱門話題進行深度對話。


鏡頭是集聚光線,使感光器件能獲得清晰影像的結構,直接影響成像質量的優劣。


1812年,英國物理學家烏拉斯頓(Wollaston)發明了1組1片鏡片結構,最大光圈F16的新月形鏡頭,這是世界上最早的攝影鏡頭。


從1812年最早的新月形相機鏡頭問世至今,光學鏡頭已經走過了200多年的發展史。


鏡頭產業爆炸式的變革,卻是發生在最近兩年。


受5G和自動駕駛的驅動,攝像頭行業一直是技術和資本追捧的市場。為了追求更好的成像效果,拓展更廣的應用領域,光學鏡頭的發展更是突破猛進。


從光學鏡頭的發展趨勢分析,主要呈現兩個明顯的變化:一是技術的升級迭代,比如手機鏡頭往高P化、大光圈、超廣角突進;玻塑鏡頭興起;變焦鏡頭市場增長等。二是更多細分領域的應用落地,除了傳統的手機端,車載、安防、人工智能、AR/VR都成為鏡頭商家必爭之地。


01

手機鏡頭往高P化發展


手機鏡頭發展初期,由于塑膠鏡頭所擁有的低制造難度、高量產能力、低成本以及輕盈的特點深受青睞。初期的手機鏡頭僅由2-4片塑料鏡片組成,然而隨著市場的不斷演變,需求端的不斷引導,當今的手機鏡頭已經達到7P、8P水平。


在8P鏡頭還未商用化的時代,光學鏡頭巨無霸企業大立光已經在著手9P的研發工作。未來鏡頭市場將持續往高P化發展,光學龍頭企業之間的技術研發競賽也將愈演愈烈。


02

玻塑鏡頭將樹立全新行業標桿


然而相比于塑膠鏡片,同樣厚度的玻璃鏡片擁有更高的透光率、折射率以及穩定性,能夠在控制機身輕薄的前提下,更好地提高拍攝質量。隨著塑料鏡頭的工藝水平越來越穩定,手機攝像頭在技術突破層面上也面臨著新的挑戰。

光學鏡頭十大發展趨勢

三大鏡片對比圖


玻璃塑料混合鏡頭能夠結合玻璃鏡頭和塑料鏡頭的優點,能夠減少鏡頭厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸,已在監控安防、數碼相機、單反相機等廣泛應用,并在高端手機品牌旗艦機上得到初步運用。


各大鏡頭生產廠商在7P研發上已遇到瓶頸,然而1G5P的玻塑鏡頭能夠達到7P鏡頭同樣的成像效果,玻塑鏡片在手機上的應用有望引領新一輪的行業趨勢。


全球首款搭載WLG玻塑混合鏡頭手機Redmi K40游戲增強版


全球首款搭載WLG玻塑混合鏡頭手機——RedmiK40游戲增強版,于4月27日正式發布,該手機鏡頭采用1G5P方案(1片玻璃鏡片+5片塑料鏡片),由全球唯一擁有WLG晶圓級玻璃技術的瑞聲科技旗下子公司——AACOPTICS(誠瑞光學)提供。


03

手機鏡頭大光圈、超廣角成新趨勢


光圈是一個用來控制光線透過鏡頭,進入機身內感光面光量的裝置,通常而言光圈的大小是由鏡頭孔徑和焦距決定的。


大光圈能夠實現背景虛化,同時提升快門速度有效防抖以捕捉動態畫面。鏡頭的光圈越大,單位時間內通過這個光圈的進光量就越多,感光元件獲得的信息也就越豐富,最后照片的效果越好。許多廠商在宣傳一款手機的拍照性能時,往往會強調它的攝像頭像素、光圈等參數。


超廣角鏡頭有著寬廣的視野,又不像魚眼鏡頭有強烈的畸變,是很好消除了畸變的鏡頭。超廣角鏡頭具有拍攝畫面空間縱深感強、景深較長、拍攝景物范圍廣的特點。廣角鏡頭的設計難度在于畫面邊緣會受鏡片折射影響產生畸變,因此需要更為精細的鏡片組合優化光學設計、采用高質量的光學鏡片、通過后期算法對鏡片成像效果進行處理,來達到更好的廣角效果。


同樣伴隨著需求端的不斷升級,手機鏡頭可以通過大光圈、超廣角的方式來不斷的提升手機鏡頭拍攝效果。


04

變焦鏡頭市場滲透率增長


隨著語音和數據通信技術發展,遠程視訊會議市場迎來較大發展空間,主要原因是遠程視訊會議可實現點對點或多點之間的雙向視頻、語音和多媒體的同步交流,得到了使用者對遠程視訊行業的廣泛認可。伴隨著視訊會議鏡頭應用領域的不斷拓寬,更高倍鏡頭的應用需求將被變焦光學鏡頭替代,從而滿足多人會議的遠程視訊會議的成像質量。


傳統的定焦鏡頭可滿足無放大和3X放大鏡頭的基本需求,但在智慧城市發展背景下,安防對于遠距離大空間場景的監控需求不斷提高。因此,安防鏡頭應用領域將趨向變焦光學鏡頭集中,從而滿足安防領域更高標準的要求。


05

單手機鏡頭數量逐漸上升


單機所搭載攝像頭個數


伴隨著需求端的不斷升級,基于直播以及短視頻行業的快速發展,廣大用戶對手機鏡頭的訴求不斷提高。各大手機品牌廠商也不斷的捕捉市場的需求,致力于提升手機成像能力以及拍攝效果。


為了提升手機的成像效果,手機攝像頭個數也隨之加速攀升。目前已經有多家旗艦機搭載了超7顆鏡頭,如華為P40pro+, 其搭載了7顆攝像頭(前置兩個,后置5個)。手機攝像頭的個數將繼續保持高增長的趨勢,從而滿足市場對于產品的迫切需求。


06

車載鏡頭單車數量上升


ADAS發展帶領鏡頭數量上升趨勢。在自動駕駛系統的對外感知過程中,視覺感知起到了至關重要的作用,就相當于人的視覺系統,只有能夠感知,才能形成反饋。車載攝像頭此時就起到了人的眼睛的作用。隨著汽車ADAS的不斷迭代更新,一輛汽車所搭載的攝像頭數量也需要不斷增加來滿足新技術的需求。


各大車企主力車型所搭載攝像頭個數


市場數據顯示,全球汽車平均搭載攝像頭數量將從2016 年的0.99 顆增長至2023 年的2.99 顆,年復合增長率為17.11%。同時根據汽車電子大廠NXP統計的的數據,要達到L2+級別以上的自動駕駛至少需要搭載6顆車載攝像頭,相比于等級較低的L1級別所搭載的1-2顆攝像頭的配置,我們可以看出隨著自動駕駛等級的不斷提高,車載攝像頭的數量也將會呈現翻倍增長的趨勢。比如特斯拉最新款的model3(參數|圖片)目前已經搭載了8顆攝像頭,小鵬汽車的主力車型小鵬P7(參數|圖片)目前也已經搭載了13顆車載攝像頭。


07

安防鏡頭需求不斷提升


安防視頻監控市場需求范圍很廣,目前主要分為兩大類:


第一類為工程安裝類市場,主要客戶包括各級黨政機關、公安、金融、電力、教育、交通等;

第二類為消費類市場,主要客戶包括家庭、社區、商鋪、企業、車輛等。


隨著政府不斷加大的鋪設“天網”系統的力度,以及家用攝像頭的不斷滲透,安防鏡頭領域的市場需求將不斷的增強。


未來,技術創新和對細分市場的把控仍將決定著行業的競爭優勢,安防市場如此,光學鏡頭領域也保持著同頻的態勢。5G、AI、物聯網等新技術的發展,推動安防進入到新的技術應用賽道,帶來了一系列全新的創新應用,而這也將為安防監控鏡頭產業的發展帶來有利的市場發展空間。


08

人工智能應用增長


機器視覺作為人工智能發展的一個分支,可提高制造業生產效率和智能自動化水平。而光學鏡頭作為機器視覺系統中的重要組成部分,對成像質量起到關鍵作用。如機器視覺的光學鏡頭達不到高分辨率、高對比度及像差等指標,將影響機器視覺的成像質量,導致機器視覺難以通過計算機模擬人類視覺功能。因此,機器視覺行業的成熟,將刺激工業化和自動化的機器視覺鏡頭需求增大。


人工智能與制造業


09

光學鏡頭在VR/AR方面的增長


光學鏡頭是VR/AR 硬件構成之一,部分VR/AR HMD設備通過前置攝像頭進行拍照、位置追蹤和環境映射;一部分VR/AR HMD則采用內部攝像頭來感知環境和周圍目標。隨著VR/AR在多個領域的不斷發展應用,作為與外界對接的鏡頭也將隨著虛擬現實技術的發展而迎來同步增長。


10

日本壟斷鏡頭原材料


現代技術發展中,制造攝像頭鏡頭的材料是在聚烯烴和聚碳酸酯等通用的石化原料中加入特殊化合物經特殊生產工藝生成的樹脂。然而在設計攝像頭鏡頭需要注意的點是避免影響手機的設計自由度,因此這種樹脂必須滿足能成型又薄、透明度又高而且易入模的需求。


鏡頭材料對生產技術要求非常之高,而其添加的特殊化合物,以及生產工藝就是核心技術所在。目前全球鏡頭材料市場幾乎由三菱氣體化學、三井化學和日本瑞翁(Zeon)等幾家日本企業生產。中方廠商需要從鏡頭原材料市場尋求突破,避免造成像中國芯片“卡脖子”的局面。


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