一文看懂：光學(xué)行業(yè) 三攝+潛望式+3D

雷鋒網(wǎng)按: 本文轉(zhuǎn)載于|公眾號(hào)湖杉資本。

研究背景

光學(xué)創(chuàng)新因?yàn)槟芙o用戶帶來非常直觀而明顯的體驗(yàn)提升，成為各大手機(jī)廠商進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，也讓光學(xué)成為智能手機(jī)創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)之一，當(dāng)前三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing正成為光學(xué)下一階段創(chuàng)新的主軸。三攝像頭在華為的帶動(dòng)下成為2018年的亮點(diǎn)，可以帶來更好的成像質(zhì)量和變焦效果，有望在2019年被更多廠商采用；潛望式攝像頭則在OPPO的帶領(lǐng)下，有望被華為等廠商迅速跟進(jìn)，快速滲透；自從iPhoneX開始搭載3D Sensing功能以來，蘋果已在2019年新款iPhone和iPad中全面配備3D Sensing，未來蘋果有望在旗下產(chǎn)品中全面配備3D Sensing。

我們區(qū)別于市場(chǎng)的觀點(diǎn)

光學(xué)創(chuàng)新永不眠，當(dāng)前三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing正逐漸成為新的潮流，給產(chǎn)業(yè)鏈帶來更大的市場(chǎng)空間。我們區(qū)別于市場(chǎng)的觀點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)：

1）我們認(rèn)為三攝像頭和潛望式攝像頭有望成為2019年創(chuàng)新的重頭戲。在手機(jī)進(jìn)入存量市場(chǎng)之后，任何能吸引用戶換機(jī)的創(chuàng)新都將給手機(jī)廠商迅速采用，這一點(diǎn)在雙攝和全面屏方面體現(xiàn)得特別明顯。三攝的成像質(zhì)量和光學(xué)變焦能力相比雙攝又有了大幅提高，并且在華為的帶動(dòng)下，有望在2019年開始快速滲透。潛望式攝像頭的光學(xué)變焦能力實(shí)力強(qiáng)勁，在OPPO、華為的帶領(lǐng)下，有望在2019年也加速滲透。

2）我們認(rèn)為大陸光學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈將在上述創(chuàng)新中扮演重要角色。在經(jīng)過多年的發(fā)展之后，大陸廠商已經(jīng)在準(zhǔn)直鏡頭、光學(xué)鏡頭、濾光片、模組等環(huán)節(jié)具備了較強(qiáng)實(shí)力，涌現(xiàn)出了一批優(yōu)質(zhì)的上市公司。除此之外，大陸廠商正在突破圖像傳感器、VCSEL激光源等更高難度的產(chǎn)品，向高附加值產(chǎn)品延伸。兩大創(chuàng)新帶來的是全新的增量市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)烈度較小，進(jìn)入供應(yīng)鏈的廠商可以充分享受到創(chuàng)新帶來的紅利。

投資觀點(diǎn)

三攝像頭和潛望式則有望在華為、OPPO的帶領(lǐng)下，在2019年得到快速滲透；蘋果給iPad Pro配備3D Sensing功能，未來將全面使用3D Sensing取代指紋識(shí)別。光學(xué)創(chuàng)新帶來全新的增量市場(chǎng)，空間廣闊，我們首次覆蓋光學(xué)行業(yè)，給予“買入”評(píng)級(jí)。歐菲科技在模組領(lǐng)域具備很強(qiáng)實(shí)力，已進(jìn)入頂級(jí)客戶供應(yīng)鏈，有望分享行業(yè)紅利，維持“買入”評(píng)級(jí)。水晶光電在紅外截止濾光片和窄帶濾光片領(lǐng)域?qū)嵙Τ霰姡蛻魞?yōu)質(zhì)，也有望借助創(chuàng)新得到較快發(fā)展，首次覆蓋給予“買入”評(píng)級(jí)。舜宇光學(xué)科技在模組和鏡頭領(lǐng)域均是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)，也將受益光學(xué)創(chuàng)新，維持“買入”評(píng)級(jí)。瑞聲科技研發(fā)的WLG有望在3D Sensing得到使用，給公司貢獻(xiàn)新的成長(zhǎng)動(dòng)力，維持“增持”評(píng)級(jí)。

1、光學(xué)創(chuàng)新永不眠，新動(dòng)向精彩紛呈

1.1、光學(xué)始終是智能手機(jī)創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)之一

光學(xué)創(chuàng)新因?yàn)槟芙o用戶帶來非常直觀而明顯的體驗(yàn)提升，成為各大手機(jī)廠商進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，也讓光學(xué)成為智能手機(jī)創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。回顧歷史，我們發(fā)現(xiàn)圍繞著帶來更好的拍照體驗(yàn)這個(gè)目標(biāo)，光學(xué)經(jīng)歷了像素升級(jí)、光學(xué)防抖、大光圈、長(zhǎng)焦鏡頭、光學(xué)變焦、多透鏡設(shè)計(jì)、雙攝像頭等多種創(chuàng)新，其中以像素升級(jí)和雙攝像頭最為典型。

iPhone作為智能手機(jī)的開創(chuàng)者和標(biāo)桿，其像素升級(jí)歷史最為典型。第一代iPhone的后置攝像頭像素只有200萬(wàn)，隨后逐步升級(jí)到現(xiàn)在的1200萬(wàn)；前置攝像頭則從iPhone 4的30萬(wàn)像素，逐步升級(jí)到了現(xiàn)在的700萬(wàn)像素。在蘋果的帶動(dòng)之下，安卓手機(jī)廠商也積極升級(jí)手機(jī)攝像頭像素，并在2011-2015年形成了“像素大戰(zhàn)”。

雙攝像頭則是光學(xué)的另一重大升級(jí)。華為在2016年4月發(fā)布與德國(guó)徠卡合作的旗艦手機(jī)P9，開創(chuàng)智能手機(jī)的雙攝浪潮。P9配備雙1200萬(wàn)像素后置攝像頭，兩顆攝像頭分別負(fù)責(zé)彩色和黑白功能。彩色攝像頭用來獲取物體的色彩，而黑白攝像頭用來獲取物體的細(xì)節(jié)，然后將兩個(gè)圖片融合為一張最終的圖片。P9的雙攝大幅提升照片質(zhì)量，受到了消費(fèi)者的熱烈歡迎，并且是華為第一次成功引領(lǐng)產(chǎn)品創(chuàng)新，是華為手機(jī)品牌美譽(yù)度得以提升的重大功臣。

蘋果則在2016年9月發(fā)布了配備雙攝像頭的iPhone 7 Plus。iPhone 7 Plus采用廣角+長(zhǎng)焦鏡頭，通過左右攝像頭使用不同的FOV（可視角），使兩個(gè)攝像頭取景不同。當(dāng)拍近景時(shí)，使用廣角鏡頭，拍遠(yuǎn)景時(shí)，使用長(zhǎng)焦鏡頭，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦功能。iPhone 7 plus的雙攝受到了消費(fèi)者的熱烈歡迎，并由于蘋果在智能手機(jī)行業(yè)的標(biāo)桿地位，迅速被眾多安卓手機(jī)廠商所學(xué)習(xí)。

光學(xué)行業(yè)發(fā)展到今天出現(xiàn)了新的動(dòng)向，三攝像頭、潛望式攝像頭與 3D Sensing 成為行業(yè)下一階段創(chuàng)新的重點(diǎn)。三攝像頭則在雙攝的基礎(chǔ)上再次大幅提升拍照質(zhì)量，有望在華為的帶動(dòng)下成為下一階段的發(fā)展趨勢(shì)；潛望式攝像頭由于可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離光學(xué)變焦，有望在 2019 年迎來大發(fā)展；3D Sensing因?yàn)榫邆涓叩陌踩裕⑶铱梢詭?VR/AR 等更大的創(chuàng)新潛力，正逐步取代指紋識(shí)別成為手機(jī)標(biāo)配。

1.2、華為引領(lǐng)三攝浪潮，滲透率有望快速提高

華為在 2018 年發(fā)布的 P 系列和 Mate 系列兩大旗艦機(jī)中均采用了三攝像頭設(shè)計(jì)。 P20 Pro 與 Mate20 Pro 均配備一顆 4000 萬(wàn)像素的主攝像頭、一顆 2000 萬(wàn)像素的副攝像頭、一顆 800 萬(wàn)像素的遠(yuǎn)攝像頭，三顆攝像頭分別起到彩色廣角、黑白廣角、彩色長(zhǎng)焦的功能。

具體在進(jìn)行拍攝時(shí)，通常是兩顆攝像頭在工作，要么是彩色+黑白，要么是長(zhǎng)焦+黑白，三顆攝像頭通常不會(huì)一起工作。

三攝的第一大優(yōu)勢(shì)是暗光場(chǎng)景下的強(qiáng)大拍照能力，這個(gè)時(shí)候使用的是彩色+黑白兩顆攝像頭，彩色攝像頭用于成像，黑白攝像頭用于捕捉細(xì)節(jié)。彩色主攝像頭的傳感器尺寸較大，可以獲取更多的進(jìn)光量，再加上黑白攝像頭帶來的細(xì)節(jié)捕捉，可以在暗光下獲得更好的成像。

盡管彩色主攝像頭采用4000萬(wàn)像素，但華為P20 Pro在自動(dòng)模式下并非直接輸出4000萬(wàn)像素的照片，而是采用4合1的方式，靠4000萬(wàn)像素感光元件輸出一張1000萬(wàn)像素的照片，以有效提升暗光場(chǎng)景的拍照能力。如果需要輸出4000萬(wàn)像素的照片，需要單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置。

三攝的第二大優(yōu)勢(shì)是變焦能力。華為P20 Pro提供了3倍光學(xué)變焦和5倍三攝變焦兩種變焦模式，其中3倍光學(xué)變焦用到長(zhǎng)焦+黑白兩顆攝像頭，5倍三攝變焦則要分別用到彩色+黑白和廣角+黑白兩種模式。

由于長(zhǎng)焦攝像頭的80mm焦距剛好是主攝像頭27mm焦距的三倍，所以當(dāng)需要變焦拍攝遠(yuǎn)處的景象時(shí)，可以從主攝像頭切換到長(zhǎng)焦攝像頭，從而實(shí)現(xiàn)模擬3倍光學(xué)變焦，這一點(diǎn)與iPhone的光學(xué)變焦原理是相同的。這種變焦實(shí)際上是“突然”發(fā)生的，但通過算法的調(diào)校，可以讓這個(gè)過程平滑化，讓拍攝者不會(huì)感到突兀。

由于只有兩種焦距的攝像頭，所以實(shí)際上只能實(shí)現(xiàn)3倍光學(xué)變焦，5倍三攝變焦實(shí)際上是對(duì)照片進(jìn)行裁剪優(yōu)化得到的。由于4000萬(wàn)像素彩色主攝像頭的成像效果非常好，所以在需要實(shí)現(xiàn)5倍三攝變焦時(shí)，會(huì)把這顆攝像頭的圖像和長(zhǎng)焦攝像頭的圖像進(jìn)行裁剪優(yōu)化，再加上黑白攝像頭的細(xì)節(jié)能力，從而呈現(xiàn)出5倍變焦的效果。

三攝像頭在大幅提升成像效果的同時(shí)，也大幅增加了制造難點(diǎn)，這些難點(diǎn)可以概括為硬件和算法兩方面。

在硬件方面，難點(diǎn)在于攝像頭的一致性要求。這三顆攝像頭均可以實(shí)現(xiàn)成熟的單獨(dú)量產(chǎn)，但組合起來就會(huì)出現(xiàn)一致性的問題。每顆攝像頭的加工過程和安裝位置都會(huì)產(chǎn)生細(xì)微差別，對(duì)于攝像頭這種高精度的裝置，1mm的偏差就足以毀掉整張照片。為此，華為在每條產(chǎn)線上引入了高精密的調(diào)校系統(tǒng)，通過光學(xué)檢測(cè)和人工智能來進(jìn)行分析和校準(zhǔn)，保證對(duì)焦和成像的準(zhǔn)確性。

在算法方面，難點(diǎn)在于解決變焦時(shí)的轉(zhuǎn)換流暢度。由于三顆攝像頭是兩兩組合來使用的，在變焦時(shí)要實(shí)現(xiàn)攝像頭的切換，這個(gè)時(shí)候需要完美解決視差問題，即無論變焦到多少，切換到哪個(gè)攝像頭，都不能感覺到明顯的差異。為了實(shí)現(xiàn)像素級(jí)的精確，最終生成的圖像都需要上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的對(duì)齊測(cè)試，這種算法的調(diào)校才是三攝的難點(diǎn)。

三攝像頭一方面可以大幅改善成像質(zhì)量，提供更好的光學(xué)變焦功能，另外一方面是對(duì)雙攝的進(jìn)一步升級(jí)，在硬件和算法的層面擁有更好的基礎(chǔ)，可以更快地完成滲透。我們預(yù)計(jì)在華為的引領(lǐng)下，2019年將有包括蘋果、三星、OPPO、vivo、小米等眾多廠商開始使用三攝像頭。

1.3、潛望式攝像頭有望在2019年快速滲透

潛望式攝像頭是指將鏡頭與手機(jī)平面垂直放置的攝像頭。OPPO是最早推出潛望式攝像頭的手機(jī)廠商，其在2017年的MWC上首次展示了潛望式攝像頭技術(shù)。區(qū)別于傳統(tǒng)雙攝鏡頭的并列排布，OPPO將長(zhǎng)焦鏡頭橫向排列，與廣角鏡頭形成垂直布局，由特殊的光學(xué)三棱鏡讓光線折射進(jìn)入鏡頭組，實(shí)現(xiàn)成像。

潛望式攝像頭最大的優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)高倍數(shù)的光學(xué)變焦。變焦就是改變焦距，從而得到不同寬窄的視場(chǎng)角、不同大小的影像和不同的景物范圍。變焦通常有數(shù)碼變焦和光學(xué)變焦兩種方式，其中數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機(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)到放大目的；光學(xué)變焦是依靠鏡頭中鏡片的移動(dòng)（改變鏡片之間的距離），進(jìn)而改變鏡頭的焦距，實(shí)現(xiàn)變焦。

光學(xué)變焦可以分為內(nèi)變焦和外變焦兩類方案。內(nèi)變焦指前后鏡片之間的距離不變，由之間的鏡片組前后移動(dòng)變焦，簡(jiǎn)單理解就是變焦在機(jī)身內(nèi)完成，攝像頭外觀沒有變化；而外變焦則是通過前鏡片組和后鏡片組移動(dòng)變焦，類似于我們平常見到的伸縮式鏡頭。

由于智能手機(jī)需要保持輕薄，而使用伸縮式攝像頭會(huì)大幅增加手機(jī)的厚度，并且難以防水防塵，所以內(nèi)變焦是手機(jī)實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦的主要方式。但由于手機(jī)厚度有限， 水平放置的攝像頭只能有較小的焦距，光學(xué)變焦能力有限，所以通過采用潛望式攝像頭的設(shè)計(jì)，能大幅增加攝像頭的焦距，實(shí)現(xiàn)更好的光學(xué)變焦。

OPPO已在1月17日正式發(fā)布了其最新的潛望式攝像頭技術(shù)，支持十倍光學(xué)變焦。該技術(shù)采用“接棒式”三攝配置方案，其中長(zhǎng)焦攝像頭采用潛望式結(jié)構(gòu)，等效焦距為159mm，另外超廣角鏡頭的等效焦距為15.9mm，再加上超清主攝，這樣就構(gòu)成了等效焦距15.9mm—159mm的三攝鏡頭組。OPPO的這款產(chǎn)品也贏得了MWC 2019的優(yōu)秀技術(shù)獎(jiǎng)。

在手機(jī)行業(yè)進(jìn)入存量競(jìng)爭(zhēng)之后，任何能吸引消費(fèi)者的功能都成為手機(jī)廠商創(chuàng)新的重點(diǎn)。在OPPO的帶領(lǐng)下，我們預(yù)計(jì)華為、小米等手機(jī)廠商也將很快推出配備潛望式攝像頭功能的手機(jī)，潛望式攝像頭行業(yè)正引來快速發(fā)展的新階段。

1.4、3D Sensing快速滲透，行業(yè)規(guī)模不斷增長(zhǎng)

3D Sensing是指獲取周圍環(huán)境的三維信息來進(jìn)行識(shí)別的功能，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、交通、科研、國(guó)防等領(lǐng)域中，例如無人駕駛所使用的激光雷達(dá)就是3D Sensing的一個(gè)典型應(yīng)用。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D Sensing逐步實(shí)現(xiàn)了小型化、低功耗，可以開始用于手機(jī)等消費(fèi)級(jí)的電子產(chǎn)品中。當(dāng)用于手機(jī)時(shí)，具有安全性高、使用簡(jiǎn)便、適合全面屏設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，可以完美取代手機(jī)中的指紋識(shí)別解鎖。蘋果在2017年9月發(fā)布的iPhone X中首次配備3D Sensing功能，并命名為Face ID，并在2018年9月發(fā)布的iPhone XR、iPhone XS、iPhone XS Max中全面配備3D Sensing。

蘋果在2018年10月30日發(fā)布的最新款iPad Pro中，同樣去掉了指紋識(shí)別模塊，轉(zhuǎn)而使用3D Sensing功能，我們認(rèn)為這將成為蘋果在iPad產(chǎn)品系列中全面使用3D Sensing的開始，未來3D Sensing將成為iPad的標(biāo)配。

我們預(yù)計(jì)蘋果未來將在旗下產(chǎn)品中全線配備3D Sensing功能，由于蘋果產(chǎn)品的出貨量，未來3D Sensing將迎來廣闊的發(fā)展空間。

2、三攝+潛望式：打開產(chǎn)業(yè)鏈成長(zhǎng)新空間

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。三攝相比單攝和雙攝分別增加兩顆和一顆攝像頭，潛望式則需要增加一組鏡片和折射鏡頭，將給整個(gè)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈帶來新的市場(chǎng)空間，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)將迎來新的成長(zhǎng)動(dòng)力。

從手機(jī)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值量分布來看，CIS圖像傳感器占據(jù)了52%的價(jià)值量，是價(jià)值量最高的部件；光學(xué)鏡頭和模組的價(jià)值量占比分別達(dá)到了19%和20%，兩者旗鼓相當(dāng)，僅次于CIS圖像傳感器；音圈馬達(dá)和紅外截止濾光片的價(jià)值量占比分別達(dá)到6%和3%，價(jià)值量較少。

2.1、光學(xué)鏡頭：設(shè)計(jì)和制造難度大，經(jīng)驗(yàn)積累是關(guān)鍵

光學(xué)鏡頭的主要作用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焦于圖像傳感器上。

手機(jī)攝像頭使用的鏡頭主要有塑膠和玻璃兩種材質(zhì)。塑膠鏡頭透光率不如玻璃鏡頭，但成型更為容易、良率較高、成本較低，通過不同形狀的塑膠鏡頭進(jìn)行組合，也可以達(dá)到非常好的成像效果，所以手機(jī)攝像頭使用都是塑膠鏡頭。

衡量鏡頭解析力的常用指標(biāo)是MTF（Modulation Transfer Function，調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)），它衡量的是鏡頭對(duì)對(duì)比度的還原情況。理想鏡頭的還原情況可以達(dá)到100%，最差的鏡頭無法還原對(duì)比度，所以MTF的值位于0—1區(qū)間內(nèi)。MTF的值越大，表明鏡頭的解析力越好。

例如在下圖中，黑白條的對(duì)比度原本是100%，但經(jīng)過鏡頭的處理之后，黑白條的中間地帶會(huì)由于光線的串?dāng)_而呈現(xiàn)灰色，這就是無法完全還原對(duì)比度的情況。在這個(gè)例子中，這個(gè)鏡頭的MTF值為90%，表示可以還原90%的對(duì)比度。

在手機(jī)可見光攝像頭中，盡管玻璃材料的透光量要好于塑膠鏡頭，但塑膠易于成型，可以組成各種所需要的組合，對(duì)光線的控制也更優(yōu)，所以塑膠鏡頭的MTF反而會(huì)大于玻璃鏡頭。基于此，我們認(rèn)為塑膠鏡頭仍將是未來一段時(shí)間內(nèi)手機(jī)可見光鏡頭的主流，但玻璃鏡頭或玻塑混合鏡頭大概率也將會(huì)占有一席之地。

光學(xué)鏡頭具有非常高的技術(shù)難度，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。光學(xué)鏡頭的難點(diǎn)主要在于設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)。

光學(xué)鏡頭的難點(diǎn)之一在于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要的是多年的經(jīng)驗(yàn)積累，以及想象力的發(fā)揮，不僅僅是一門工程，更是一門藝術(shù)。每一個(gè)設(shè)計(jì)的光學(xué)鏡頭都可以專門申請(qǐng)專利，保護(hù)設(shè)計(jì)師的心血結(jié)晶。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)直接決定廠商能否生產(chǎn)某一規(guī)格的鏡頭，是進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的門票。

光線在穿過鏡頭時(shí)，會(huì)發(fā)生非常復(fù)雜的折射過程才能到達(dá)圖像傳感器。這些復(fù)雜的折射過程會(huì)使圖像傳感器上的成像與根據(jù)高斯光學(xué)得到的理論結(jié)果產(chǎn)生差距，這就是像差。

像差主要由三種原因產(chǎn)生：1）通光介質(zhì)的折射率隨波長(zhǎng)變化而變化；2）透鏡表面通常為球面；3）光具有波粒二象性。由第一種原因產(chǎn)生的成像偏差稱為色差，第二種產(chǎn)生的成像偏差稱為球差，第三種產(chǎn)生的成像偏差稱為衍射效應(yīng)。目前已知的像差已經(jīng)有幾百種，比如軸向色差、球差、橫向色差、慧差、場(chǎng)曲、像散和畸變等。

像差無法完全消除，所以這個(gè)世界不存在完美的鏡頭。光學(xué)設(shè)計(jì)就是通過組合不同形狀、不同數(shù)目的透鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些像差的控制，盡可能獲得盡可能完美的成像效果。但是因?yàn)橄癫顚?shí)在太多，所以想實(shí)現(xiàn)完全的像差控制是不可能的，只能通過光學(xué)設(shè)計(jì)在眾多像差中取得平衡。光學(xué)設(shè)計(jì)不是工程，而是藝術(shù)，是對(duì)于美的理解，考驗(yàn)的是光學(xué)設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)、天賦和靈感。萊卡和蔡司作為最優(yōu)秀的光學(xué)廠商，引以為傲的正是其在光學(xué)設(shè)計(jì)上的深厚積累。華為與萊卡合作，主要的合作內(nèi)容就是萊卡幫助華為改善光學(xué)設(shè)計(jì)。

光學(xué)鏡頭的難點(diǎn)之二在于制造環(huán)節(jié)。如果說設(shè)計(jì)解決的是鏡頭廠商能否生產(chǎn)的問題，那么制造環(huán)節(jié)就是決定生產(chǎn)良率和一致性的關(guān)鍵。在模具、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)生非常大的影響。

模具環(huán)節(jié)是塑膠鏡頭制造的最關(guān)鍵部分。模具的質(zhì)量直接影響鏡片的成型，所以需要非常高精度的模具，不僅需要有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員來進(jìn)行設(shè)計(jì)，還需要制造人員具有精密加工和檢測(cè)方面的基礎(chǔ)。

在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)該將成型時(shí)的所有可能影響精度的因素加以控制，包括成型機(jī)、成型條件、成型材料。整體模具的設(shè)計(jì)需要注意成型機(jī)的尺寸和精度、成型條件和成型材料的特性，并考慮到具有累加性的誤差，如平行度、垂直度、同心度，以及影響塑膠流動(dòng)的因素，例如排氣孔的位置和澆口形狀。

在制造模具時(shí)，需要考慮模具的加工方法、工作機(jī)械和模具材料，比如零件制造的機(jī)臺(tái)、方法、程序是否合理。任何失誤都會(huì)直接影響模具的尺寸精度，很容易導(dǎo)致模具無法達(dá)到設(shè)計(jì)的公差范圍。

在成型環(huán)節(jié)，材料發(fā)生了相變化、密度變化、溫度變化以及壓力變化，必須嚴(yán)格精確控制這些變量才能使透鏡擁有良好的光學(xué)特性，這對(duì)廠商的生產(chǎn)提出了極高的要求，不僅需要高精度的儀器，還需要有經(jīng)驗(yàn)的熟練工人才能完成操作，任何差錯(cuò)都會(huì)影響最后的成像質(zhì)量。比如萊卡在冷卻成型時(shí)，是按照一小時(shí)下降一度的速率逐漸降低溫度的，以求得到最優(yōu)質(zhì)的光學(xué)鏡頭。

組裝環(huán)節(jié)是按照順序逐一將加工完成的鏡片、隔片、壓圈等部件完成裝配，并實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能的過程，目前主要通過自動(dòng)化方式實(shí)現(xiàn)組裝。鏡頭組裝技術(shù)要點(diǎn)十分復(fù)雜，對(duì)部件加工精度、組裝精度具有極高的要求，整體公差一般不超過3微米，而大立光等企業(yè)甚至達(dá)到2微米。組裝還需要經(jīng)驗(yàn)豐富功底深厚的專家團(tuán)隊(duì)，不斷改進(jìn)探索，需要多年積累才能制作一顆合格的鏡頭。

光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，目前已知的像差就有數(shù)百種，仍有大量未知的像差不斷被發(fā)現(xiàn)，需要在設(shè)計(jì)中被考慮進(jìn)去。光線的折射和反射路徑數(shù)不勝數(shù)，需要設(shè)計(jì)師去不斷計(jì)算和權(quán)衡。透鏡的形狀、位置、材料可以有無數(shù)種組合方式，讓設(shè)計(jì)師們有空間去不斷挖掘更好的設(shè)計(jì)。光學(xué)鏡頭行業(yè)永遠(yuǎn)沒有進(jìn)步的終點(diǎn)，永遠(yuǎn)都有探索的空間。

正因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)進(jìn)步永無止境，所以時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)才顯得極為重要。無論是在設(shè)計(jì)還是在制造環(huán)節(jié)，鏡頭行業(yè)都需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累和有經(jīng)驗(yàn)的熟練工人，去掌握設(shè)計(jì)的技巧和制造中的know-how，所以鏡頭行業(yè)經(jīng)常可以見到只有擁有悠久歷史的公司才能生產(chǎn)出優(yōu)秀的鏡頭。例如德系的蔡司和萊卡，日系的佳能、尼康、索尼，都是具有幾十年甚至上百年歷史的頂級(jí)光學(xué)鏡頭廠商。時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)是光學(xué)鏡頭行業(yè)最重要的資產(chǎn)，也是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手難以逾越的屏障。

手機(jī)鏡頭的生產(chǎn)盡管不像相機(jī)鏡頭那么困難，但時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)依然很重要。例如臺(tái)灣的大立光是最早開始研究塑膠鏡頭的廠商之一，成立至今已有接近40年的歷史。盡管塑膠鏡頭是在智能手機(jī)興起之后才開始蓬勃發(fā)展，但大立光在此之前已積累了接近20年，所以其他廠商始終難以企及大立光的鏡頭品質(zhì)和生產(chǎn)良率，這也造就了大立光在手機(jī)鏡頭領(lǐng)域的霸主地位。

除了大立光，大陸的舜宇光學(xué)在近些年也發(fā)展迅猛。在2012年收購(gòu)柯尼卡美能達(dá)的上海工廠，并與其達(dá)成合作協(xié)議之后，舜宇光學(xué)掌握了大量設(shè)計(jì)和制造中的know-how，鏡頭品質(zhì)和良率迅速改善，出貨量大幅增加。時(shí)至今日，舜宇光學(xué)已經(jīng)大幅縮小了與大立光的差距，技術(shù)實(shí)力非常出眾。

在整個(gè)手機(jī)鏡頭行業(yè)中，臺(tái)灣地區(qū)的大立光是絕對(duì)的霸主，2017年占據(jù)了34.5%的全球市場(chǎng)份額，并且主要供應(yīng)高階鏡頭。舜宇光學(xué)作為來自大陸的后起之秀，也占據(jù)了9.4%的市場(chǎng)份額，位居市場(chǎng)第二位，并在國(guó)產(chǎn)手機(jī)供應(yīng)鏈中具有重要地位。除了大立光和舜宇光學(xué)，重要的手機(jī)鏡頭廠商還包括玉晶光、世高光、關(guān)東辰美等廠商。

2.2、音圈馬達(dá)：總體技術(shù)難度不高，精度控制是關(guān)鍵

手機(jī)中控制鏡頭對(duì)焦的器件為音圈馬達(dá)（VCM）。單反相機(jī)的對(duì)焦是通過轉(zhuǎn)動(dòng)鏡筒帶動(dòng)鏡頭里某個(gè)鏡片或者某組鏡片前后移動(dòng)，來修正光路，使成像落在感光元件上是最清晰的。普通的手機(jī)攝像頭無法做到像單反相機(jī)那樣移動(dòng)某塊鏡片或者某組鏡片來對(duì)焦，因此手機(jī)攝像頭是通過鏡頭組整個(gè)前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，驅(qū)動(dòng)這一動(dòng)作的就是VCM。

不同廠商的VCM結(jié)構(gòu)略有不同，但總體上均包括外殼、支架、墊片、簧片、磁石、線圈、載體、底座等部件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

音圈電機(jī)（VCM）基于安培定理工作，即當(dāng)線圈導(dǎo)電，其中的電流產(chǎn)生的作用力推動(dòng)固定在載體上的鏡頭移動(dòng)，從而改變對(duì)焦距離。可以看到，音圈電機(jī)（VCM）器件對(duì)于對(duì)焦距離的控制實(shí)際上是通過對(duì)線圈中電流的控制來實(shí)現(xiàn)的。

手機(jī)攝像頭的VCM需要Driver IC配合完成對(duì)焦，通過Driver IC控制VCM供電電流的大小，來確定VCM搭載的鏡頭移動(dòng)的距離，從而調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)奈恢门臄z清晰圖像。

衡量VCM的性能主要有以下幾個(gè)指標(biāo)：

1）行程，簡(jiǎn)單來說就是音圈馬達(dá)在額定電流下能夠跑多遠(yuǎn)；

2）靈敏度，就是電流與行程曲線之間的斜率，靈敏度越高越好；

3）磁滯，磁性物體都有保留其磁性的傾向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，所以會(huì)造成音圈馬達(dá)在同一電流下向上或者向下的行程產(chǎn)生位置差，磁滯越小越好；

4）啟動(dòng)電流，就是需要多大的電流來驅(qū)動(dòng) VCM，越小越好。

VCM的技術(shù)并不復(fù)雜，但由于對(duì)靈敏度的要求較高，所以生產(chǎn)時(shí)的精度控制是關(guān)鍵，這涉及到設(shè)計(jì)、材料等各個(gè)環(huán)節(jié)的改進(jìn)。

正因?yàn)閂CM技術(shù)難度并不高，所以全球參與VCM產(chǎn)業(yè)的廠商有上百家，總體上來看，這些廠家可以劃分為日本、韓國(guó)、中國(guó)三大陣營(yíng)。

2016年日本的音圈馬達(dá)占據(jù)全球超過四成的市場(chǎng)份額，并掌握著全球音圈馬達(dá)先進(jìn)技術(shù)和制造能力，代表企業(yè)主要包括阿爾卑斯、三美、TDK等，其中阿爾卑斯和三美向蘋果供應(yīng)音圈馬達(dá)。

韓國(guó)廠商占據(jù)全球VCM市場(chǎng)的超過兩成份額，主要包括三星電機(jī)、磁化、Hysonic和LG-Innotek等。

2016年國(guó)產(chǎn)音圈馬達(dá)在全球市場(chǎng)占據(jù)了三成以上的份額，企業(yè)數(shù)量在50家以上，主要包括新思考、比路電子、中藍(lán)等，其中比路電子和新思考在國(guó)際市場(chǎng)表現(xiàn)較為出色。

2.3、紅外截止濾光片：鍍膜工藝是關(guān)鍵，水晶光電實(shí)力強(qiáng)勁

紅外截止濾光片(IR-Cut filter) 是一種允許可見光透過而截止紅外光的光學(xué)濾光片。當(dāng)光線進(jìn)入鏡頭，折射后可見光和紅外光會(huì)在不同靶面成像，可見光成像為彩色，紅外光成像為黑白。當(dāng)把可見光所成圖像調(diào)試好之后，紅外光會(huì)在此靶面形成虛像，影響圖像的顏色和質(zhì)量。

紅外截止濾光片又可細(xì)分為兩種，一種是反射式濾光片，另一種是吸收式濾光片。濾光片最關(guān)鍵的工藝是鍍膜，需要保證鍍膜的均勻性和一致性，鍍膜又可分為真空鍍膜和化學(xué)鍍膜兩種方式。鍍膜之后基本可以濾除650nm以上波長(zhǎng)的光，滿足基本的使用需求。

以藍(lán)玻璃為基材鍍膜制成的IRCF，是采用吸收的方式過濾紅外光，可過濾630nm以上波長(zhǎng)的光，比較徹底；而以普通玻璃為基材鍍膜所制成的IRCF是以反射的方式過濾掉紅外光，反射光容易造成干擾，效果差于藍(lán)玻璃IRCF。

紅外截止濾光片的主要生產(chǎn)廠商有歐菲光、水晶光電、田中技研、哈威特（已被奧托侖收購(gòu)），歐菲光早在2002年就研發(fā)生產(chǎn)IRCF，此后進(jìn)軍觸控屏及影像系統(tǒng)領(lǐng)域，IRCF增長(zhǎng)放緩。水晶光電作為后起之秀，目前是國(guó)內(nèi)龍頭，同時(shí)也間接向蘋果供應(yīng)紅外截止濾光片。