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【深度分析】3D成像:行业的再次创新

2017-02-28 01:17
科技那回事
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4、3D成像爆发,潜在受益环节分析

4.1 关键器件被锁定,严重供不应求,核心零组件拥有充分定价权

这次苹果不仅领先了资本,还领先了产业,在苹果精心的布局慢慢浮出水面后,产业发现苹果早已将结构光产业的关键零组件进行了深度绑定,其他品牌厂难以完全复制。

所以,现在产业面临的问题的快速爆发的需求和上游稀缺的产能,所以也不难理解国产品牌对此的深深忧虑,所以我们判断现在的3D成像和去年的双摄格局非常像,品牌厂为了追求新功能,只有不惜血本寻找有效产能,核心零组件公司将拥有充分定价权,坐拥数年的黄金成长期!

4.2 发射(LDM):高端光源被锁定,准直镜头haptagon拥有专利

发射端主要由点光源VCSEL、准直镜头和扩散片DOE构成。大致原理是VCSEL发出940nm点激光之后通过准直镜头矫准为线性激光,线性激光照射在DOE上发生衍射,形成近千个具备调制信息的光斑(lighting code)。由于扩散片对于光束进行散射的角度(FOV)有限,所以需要光栅(见下图)将散斑图案进行衍射“复制”后,扩大其投射角度。这种“复制”效果被称为光学卷积,能得到所需透射角度的散斑。

4.2.1 VCSEL光源:小型化、转换效率高

红外光常被用于3D 成像,发射红外线的光源可以是LED或激光。VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔体表面发射激光器),具备体积小、光电转换效率高、精度高、低成本、窄波瓣等特性,成为最适合消费电子使用的光源。波长一般选取940nm。

目前主流的VCSEL供应商是Lumentum、II-VI和Finisar,不排除都已经被顶级客户深度绑定,我们测算下来,单个VCSEL的成本在1.5-2美金。

4.2.2 准直镜头:WLO工艺,大部分专利被haptagon掌握

利用光的折射原理,将波瓣较宽的衍射图案校准汇聚为窄波瓣的近似平行光。目前大部分专利都掌握在haptagon收购的mesa手上。该镜头是利用WLO的工艺制程,我们判断是4P的结构。其分为上下两片的结构,其中每片中间是滤光片,由类似于水晶光电的镀膜厂在白玻璃上镀完AR膜以后交给haptagon,后者在玻璃上利用晶圆级工艺上下生长出replication material,并加工成透镜的形状,最后将两片滤光片粘合并切割,完成WLO工艺的制作。

不同于普通的lens,一片8寸的白玻璃可以切割成数千颗准直镜头,而利用WLO工艺可以有效降低制造成本。相对普通的手机摄像头lens,其缺点在于不能调焦,但是LDM本身只需要将定点的点光源转换成线光源即可。经过我们调研,单颗准直镜头成本在2-3美金。

4.2.3 DOE扩散片:门槛高,供应商较多

DOE是利用光的衍射原理,将点光源转换为散斑图案(pattern)。先制作3维的母模,其3维图像具备调制信息,然后母模再制作镜头。制作出的镜头拥有3维的图案,同时间隔都在微米级别,线性激光通过的时候发射衍射,同时衍射的角度和个数是受pattern影响的,衍射出来的光斑具备lighting code的信息。

我们预计,目前DOE扩散片主要有德国的CDA公司制作,ASP约2-3美金。

4.3 接收端:融合虹膜识别,low pass filter是主要瓶颈

4.3.1 Low pass filter只有两家供应商,充分享受行业爆发

相对于LDM,接收端相对要简单很多,主要是lens、pass filter和特制CMOS构成。由于接收端主要是接收反射回来的lighting code来生成对象景深信息,所以只需要通过940nm的红外光即可,在lens下面的pass filter需要过滤掉其他多余的光线,而该窄带pass filter制作工艺远大于传统的滤光片(需要镀50层膜实现窄带带通,同时为保证透光性,不能使用蒸镀工艺),目前基本只有美国的VIAV和中国东部某滤光片大厂拥有。而从VIAV的业绩说明会来看,也验证其获得国际顶级手机客户的订单意向,考虑到该行业仅有两家供应商,该客户巨大的出货量,将为VIAV带来充足的业绩弹性。

根据我们的产业链调研,接收端lens不超过1美金,pass filter约0.6美金。

4.3.2 特制红外CMOS,融合虹膜识别功能

该CMOS和普通的RGB不一样,因为主要是接收反射回来的lighting code,发射光在通过Low pass filter之后,本身就是窄带光,所以不需要其他波长的感光点。而由于LDM的光斑本身不超过千个,接收反射光也不需要太高的像素,每幅图像素不会超过2056*1024,所以2M像素的CMOS即可。

另外,该CMOS也融合了虹膜识别功能,我们判断在前置模组中还包含一颗类似波段的红外LED,用于照射虹膜,反射光照射在特制CMOS上实现虹膜识别。

经过我们的测算,我们判断该CMOS的ASP不超过2美金。

4.4 模组厂:ASP接近双摄,摄像头模组厂受益

从我们上面的分析可以看出,LDM单价在7美金左右,接收端在3美金左右,整个发射、接收和前置RGB摄像头做成一个模组,目前主要是LG和sharp在配合前期开发,我们认为普通的摄像头模组厂如舜宇、欧菲、丘钛等也有能力进行配合,所以摄像头模组厂也会受益于前置摄像头单价的提升。

5、投资建议

我们认为3D成像未来两年将实现快速普及,目前存在强烈的预期差,强烈看好产业链具备核心竞争力的公司,首推滤光片龙头水晶光电,看好核心器件

VCSEL:LITE.O、II-VI.O、FNSR.O

VCSEL晶圆:Winsemi

准直镜头:AMS.SIX

CMOS芯片:STM.N

CMOS wafer:Tong Hsing

模组公司:LGI、Sharp,另外舜宇、欧菲光、丘钛等大概率受益。

6、风险提示

客户推进不及时;耗电量过大影响待机;手机销量不及预期。


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