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光学镜头十大发展趋势

发表时间:2021-12-06 浏览次数:1677

高度决定影响力


驱动未来,智能无界。中国将以智能汽车为契机,弯道超车日美德韩,去年国家11个部委已联合发布智汽车发展战略。


旭日大数据在9月2日于深圳将“智能汽车视觉感知峰会”,邀请学界和业界的资深专家发表主题演讲,围绕“智能汽车视觉感知技术与应用”等热门话题进行深度对话。


镜头是集聚光线,使感光器件能获得清晰影像的结构,直接影响成像质量的优劣。


1812年,英国物理学家乌拉斯顿(Wollaston)发明了1组1片镜片结构,最大光圈F16的新月形镜头,这是世界上最早的摄影镜头。


从1812年最早的新月形相机镜头问世至今,光学镜头已经走过了200多年的发展史。


镜头产业爆炸式的变革,却是发生在最近两年。


受5G和自动驾驶的驱动,摄像头行业一直是技术和资本追捧的市场。为了追求更好的成像效果,拓展更广的应用领域,光学镜头的发展更是突破猛进。


从光学镜头的发展趋势分析,主要呈现两个明显的变化:一是技术的升级迭代,比如手机镜头往高P化、大光圈、超广角突进;玻塑镜头兴起;变焦镜头市场增长等。二是更多细分领域的应用落地,除了传统的手机端,车载、安防、人工智能、AR/VR都成为镜头商家必争之地。


01

手机镜头往高P化发展


手机镜头发展初期,由于塑胶镜头所拥有的低制造难度、高量产能力、低成本以及轻盈的特点深受青睐。初期的手机镜头仅由2-4片塑料镜片组成,然而随着市场的不断演变,需求端的不断引导,当今的手机镜头已经达到7P、8P水平。


在8P镜头还未商用化的时代,光学镜头巨无霸企业大立光已经在着手9P的研发工作。未来镜头市场将持续往高P化发展,光学龙头企业之间的技术研发竞赛也将愈演愈烈。


02

玻塑镜头将树立全新行业标杆


然而相比于塑胶镜片,同样厚度的玻璃镜片拥有更高的透光率、折射率以及稳定性,能够在控制机身轻薄的前提下,更好地提高拍摄质量。随着塑料镜头的工艺水平越来越稳定,手机摄像头在技术突破层面上也面临着新的挑战。

光学镜头十大发展趋势

三大镜片对比图


玻璃塑料混合镜头能够结合玻璃镜头和塑料镜头的优点,能够减少镜头厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸,已在监控安防、数码相机、单反相机等广泛应用,并在高端手机品牌旗舰机上得到初步运用。


各大镜头生产厂商在7P研发上已遇到瓶颈,然而1G5P的玻塑镜头能够达到7P镜头同样的成像效果,玻塑镜片在手机上的应用有望引领新一轮的行业趋势。


全球首款搭载WLG玻塑混合镜头手机Redmi K40游戏增强版


全球首款搭载WLG玻塑混合镜头手机——RedmiK40游戏增强版,于4月27日正式发布,该手机镜头采用1G5P方案(1片玻璃镜片+5片塑料镜片),由全球唯一拥有WLG晶圆级玻璃技术的瑞声科技旗下子公司——AACOPTICS(诚瑞光学)提供。


03

手机镜头大光圈、超广角成新趋势


光圈是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面光量的装置,通常而言光圈的大小是由镜头孔径和焦距决定的。


大光圈能够实现背景虚化,同时提升快门速度有效防抖以捕捉动态画面。镜头的光圈越大,单位时间内通过这个光圈的进光量就越多,感光元件获得的信息也就越丰富,最后照片的效果越好。许多厂商在宣传一款手机的拍照性能时,往往会强调它的摄像头像素、光圈等参数。


超广角镜头有着宽广的视野,又不像鱼眼镜头有强烈的畸变,是很好消除了畸变的镜头。超广角镜头具有拍摄画面空间纵深感强、景深较长、拍摄景物范围广的特点。广角镜头的设计难度在于画面边缘会受镜片折射影响产生畸变,因此需要更为精细的镜片组合优化光学设计、采用高质量的光学镜片、通过后期算法对镜片成像效果进行处理,来达到更好的广角效果。


同样伴随着需求端的不断升级,手机镜头可以通过大光圈、超广角的方式来不断的提升手机镜头拍摄效果。


04

变焦镜头市场渗透率增长


随着语音和数据通信技术发展,远程视讯会议市场迎来较大发展空间,主要原因是远程视讯会议可实现点对点或多点之间的双向视频、语音和多媒体的同步交流,得到了使用者对远程视讯行业的广泛认可。伴随着视讯会议镜头应用领域的不断拓宽,更高倍镜头的应用需求将被变焦光学镜头替代,从而满足多人会议的远程视讯会议的成像质量。


传统的定焦镜头可满足无放大和3X放大镜头的基本需求,但在智慧城市发展背景下,安防对于远距离大空间场景的监控需求不断提高。因此,安防镜头应用领域将趋向变焦光学镜头集中,从而满足安防领域更高标准的要求。


05

单手机镜头数量逐渐上升


单机所搭载摄像头个数


伴随着需求端的不断升级,基于直播以及短视频行业的快速发展,广大用户对手机镜头的诉求不断提高。各大手机品牌厂商也不断的捕捉市场的需求,致力于提升手机成像能力以及拍摄效果。


为了提升手机的成像效果,手机摄像头个数也随之加速攀升。目前已经有多家旗舰机搭载了超7颗镜头,如华为P40pro+, 其搭载了7颗摄像头(前置两个,后置5个)。手机摄像头的个数将继续保持高增长的趋势,从而满足市场对于产品的迫切需求。


06

车载镜头单车数量上升


ADAS发展带领镜头数量上升趋势。在自动驾驶系统的对外感知过程中,视觉感知起到了至关重要的作用,就相当于人的视觉系统,只有能够感知,才能形成反馈。车载摄像头此时就起到了人的眼睛的作用。随着汽车ADAS的不断迭代更新,一辆汽车所搭载的摄像头数量也需要不断增加来满足新技术的需求。


各大车企主力车型所搭载摄像头个数


市场数据显示,全球汽车平均搭载摄像头数量将从2016 年的0.99 颗增长至2023 年的2.99 颗,年复合增长率为17.11%。同时根据汽车电子大厂NXP统计的的数据,要达到L2+级别以上的自动驾驶至少需要搭载6颗车载摄像头,相比于等级较低的L1级别所搭载的1-2颗摄像头的配置,我们可以看出随着自动驾驶等级的不断提高,车载摄像头的数量也将会呈现翻倍增长的趋势。比如特斯拉最新款的model3(参数|图片)目前已经搭载了8颗摄像头,小鹏汽车的主力车型小鹏P7(参数|图片)目前也已经搭载了13颗车载摄像头。


07

安防镜头需求不断提升


安防视频监控市场需求范围很广,目前主要分为两大类:


第一类为工程安装类市场,主要客户包括各级党政机关、公安、金融、电力、教育、交通等;

第二类为消费类市场,主要客户包括家庭、社区、商铺、企业、车辆等。


随着政府不断加大的铺设“天网”系统的力度,以及家用摄像头的不断渗透,安防镜头领域的市场需求将不断的增强。


未来,技术创新和对细分市场的把控仍将决定着行业的竞争优势,安防市场如此,光学镜头领域也保持着同频的态势。5G、AI、物联网等新技术的发展,推动安防进入到新的技术应用赛道,带来了一系列全新的创新应用,而这也将为安防监控镜头产业的发展带来有利的市场发展空间。


08

人工智能应用增长


机器视觉作为人工智能发展的一个分支,可提高制造业生产效率和智能自动化水平。而光学镜头作为机器视觉系统中的重要组成部分,对成像质量起到关键作用。如机器视觉的光学镜头达不到高分辨率、高对比度及像差等指标,将影响机器视觉的成像质量,导致机器视觉难以通过计算机模拟人类视觉功能。因此,机器视觉行业的成熟,将刺激工业化和自动化的机器视觉镜头需求增大。


人工智能与制造业


09

光学镜头在VR/AR方面的增长


光学镜头是VR/AR 硬件构成之一,部分VR/AR HMD设备通过前置摄像头进行拍照、位置追踪和环境映射;一部分VR/AR HMD则采用内部摄像头来感知环境和周围目标。随着VR/AR在多个领域的不断发展应用,作为与外界对接的镜头也将随着虚拟现实技术的发展而迎来同步增长。


10

日本垄断镜头原材料


现代技术发展中,制造摄像头镜头的材料是在聚烯烃和聚碳酸酯等通用的石化原料中加入特殊化合物经特殊生产工艺生成的树脂。然而在设计摄像头镜头需要注意的点是避免影响手机的设计自由度,因此这种树脂必须满足能成型又薄、透明度又高而且易入模的需求。


镜头材料对生产技术要求非常之高,而其添加的特殊化合物,以及生产工艺就是核心技术所在。目前全球镜头材料市场几乎由三菱气体化学、三井化学和日本瑞翁(Zeon)等几家日本企业生产。中方厂商需要从镜头原材料市场寻求突破,避免造成像中国芯片“卡脖子”的局面。


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