光学行业深度报告：光学创新不停息全面拥抱行业新机遇.pdf

请务必阅读正文后的声明及说明 Table_Info1 光学光电子 /电子 Table_Date 发布时间： 2021-02-07 Table_Invest 优于大势 上次评级 : 优于大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 Table_Trend 涨跌幅（ %） 1M 3M 12M 绝对收益 -6% -1% 9% 相对收益 -8% -13% -32% Table_Market 行业数据 成分股数量（只） 69 总市值（亿） 6681 流通市值（亿） 5390 市盈率（倍） 65.64 市净率（倍） 1.73 成分股总营收（亿） 2778 成分股总净利润（亿） 82 成分股资产负债率（ %） 182.72 Table_Report 相关报告 电子行业 2021 年投资策略报告：新技术与国 产替代中的投资机遇 -20201023 光学产业：小米首发 64m 超清相机，光学创 新持续推进 -20190808 人机交互系列报告之二： VR/AR 引领人机交 互新革命 -20160904 Table_Author 证券分析师：吴若飞 执业证书编号： S0550520030002 13051566572 研究助理：杨一飞 执业证书编号： S0550119060026 18898835026 Table_Title 证券研究报告 / 行业深度报告 光学行业深度报告 - 光学创新不停息，全面拥抱行业新机遇 报告摘要： Table_Summary 手机： 从手机摄像头的发展历程看，几乎每隔 2 到 3 年都会有至少一次 光学 的革命性创新，是绝对的成长性行业。 目前手机和专业相机拍摄效 果逐渐缩小，但受制于尺寸，手机距离专业相机仍有很大差距。我们认 为未来手机摄像头发展趋势将从镜片材质、防抖技术、算法以及多摄像 头搭配这类的微创新上不断演进。随着手机摄像头的快速发展，供应链 马太效应愈加明显，国产供应商正不断加固自身护城河，提高竞争力。 VR/AR： VR/AR 是近年来最受关注的信息现实方式之一，被各类厂家着 力布局。 VR/AR 此前因成本高、内容少、晕眩感等原因被诟病，随着近 两年网络环境的提升、高性能芯片的推出、游戏内容端 涌现出 Beat Saber 等 爆款 VR 游戏 、价格 降至 299 美金， VR/AR 应用场景从 C 端 到 B 端快速拓宽，出货量自 2020 年后快速增长。目前 VR/AR 供应链中 芯片部件仍以海外厂商为主，光学和屏幕部件国内供应商已实现替代。 车载：多传感器创新协同，助力 ADAS 井喷式发展。 作为 ADAS“感知 -决策 -执行”中的感知层，超声波雷达、毫米波雷达、摄像头和激光雷达 成为汽车的眼睛。例如特斯拉配备了 8 个摄像头、 12 个超声波雷达和 1 个毫米波雷达。激光雷达因价格昂贵，目前只有少数车厂使用，但对 L3 以上的车型来说， 激光雷达 将 为车载必备传感器 。车载摄像头产业链中 镜头和图像传感器集中度较高，且有像舜宇光学、韦尔股份等企业位列 前列，模组厂以日韩厂为主。激光雷达目前仍以海外厂商为主。 安防：政策、技术驱动增长。 随着城市安防基础设施建设的完善和居民 安全防范意识的增强，我国的安防产业市场持续扩大。安防产业链中大 部分芯片和光学元器件均有国内厂商参与并供货。 IoT： AIoT 时代到来，摄像头应用范围快速扩张。 摄像头作为 AIoT 视 觉数据的主要来源，目前可以运用到智能安防、扫地机器人、智能冰箱、 智能空调和智能电视等智能家居中。 据 Strategy Analytics 测算， 全球智 能家居摄像头市场 2023 年增长至近 130 亿美元，复合年增长率为 14%。 建议关注： 镜头厂商： 舜宇光学；永新光学；联创电子； 摄像头 模组厂 商： 丘钛科技 ； 图像传感器芯片厂商、 AR 零部件厂商： 韦尔股份 ； VR/AR 组装及零部件厂商： 歌尔股份 ； VR/AR 屏幕厂商： 京东方 ； VR/AR 投 影技术厂商： 光峰 科技 风险提示： 产品销量不及预期、贸易战摩擦加剧、盈利预测不及预期。 Table_CompanyFinance 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2019A 2020E 2021E 2019A 2020E 2021E 舜宇光学 211.8 3.64 3.94 5.46 33.21 53.76 38.79 买入 丘钛科技 16.34 0.47 0.63 0.83 24.66 25.94 19.69 买入 韦尔股份 285.1 0.54 3.07 4.33 265.98 92.87 65.84 买入 歌尔股份 31.91 0.39 0.87 1.24 50.48 36.68 25.73 买入 永新光学 37.54 1.27 1.45 1.71 27.29 25.89 21.95 买入 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 -20.00% 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 20-02 20-04 20-06 20-08 20-10 20-12 光学光电子 (申万 ) 沪深 300 请务必阅读正文后的声明及说明 2 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 目 录 1. 手机：光学创新不停息 . 6 1.1. 追溯摄像头发展历史，光学是绝对的成长性行业 . 6 1.2. 对比专业摄影相机，手机摄像头仍有提升空间 . 9 1.2.1. 相机镜片数量更多，手机片数增长有限 . 9 1.2.2. 相机镜 片材质透光性更好，手机镜头更追求性价比和轻便 . 9 1.2.3. 相机防抖效果更好，手机因空间太小防抖效果有限 . 10 1.2.4. 相机 CIS 面积更大，感光能力和焦距成像远优于手机 . 11 1.3. 未来趋势：手机将从两者差距出发，向专业相机追赶 . 16 1.3.1. 镜头方面：通过玻塑混合方案解决 . 16 1.3.2. 防抖方面：通过软件、摄像头模组微创新解决 . 17 1.3.3. CIS 方面：通过软件、多颗摄像头搭配使用解决 . 18 1.4. 市场空间稳定增长，供应链呈马太效应 . 20 1.4.1. 模组封装市场集中度低，但仍向头部集中 . 21 1.4.2. 镜 头行业进入壁垒高，看重专利储备、设计能力和设备投资 . 24 1.4.3. 图像传感器芯片市场高度集中，仍有国产替代的空间 . 27 2. VR/AR：寒冬已过，未来可期 . 31 2.1. VR/AR 成为近年最受关注的信息显示方式之一 . 31 2.2. VR 软硬件逐渐走向成熟，设备放量在即 . 33 2.3. 行业应用助推 AR 产品需求增长 . 41 3. 车载：多传感器创新协同，助力 ADAS 井喷式发展 . 47 3.1. ADAS 为自动驾驶汽车的基础 . 47 3.2. 摄像头为 ADAS 最重要的感知层，市场规模巨大 . 49 3.3. 雷达系统为实现自动驾驶的关键技术 . 56 4. 安防：安防摄像头分类多应用广，政策技术驱动增长 . 63 5. IoT： AIoT 时代到来，摄像头应用范围快速扩张 . 67 6. 推荐标的 . 71 7. 风险提示 . 71 请务必阅读正文后的声明及说明 3 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 图表目录 图 1：手机摄像头发展历史沿革 . 6 图 2：历代 iPhone Bom 构成 . 7 图 3：苹果历代手机内部零部件 . 7 图 4：摄像头行业产业链及基本情况 . 8 图 5：手机镜头 P 数 . 9 图 6：相机镜头 P 数 . 9 图 7：机身防抖 . 10 图 8：镜头防抖 . 10 图 9：悬丝结构防抖 . 11 图 10：记忆金属式防抖 . 11 图 11：各像素单颗摄像头大小对比 . 12 图 12：各 CIS 尺寸对比 . 13 图 13：白天和夜晚三星 ISOCELL 传感器像素合成表现 . 14 图 14： iPhone 8 Plus 拍摄照放大后细节图 . 14 图 15：哈苏拍摄照放大后细节图 . 14 图 16：华为 P40 各摄像头等效焦距 . 15 图 17： iPhone 8 Plus（等效 56mm 镜头），对焦在小车上 . 15 图 18：哈苏 X1D II 50C(等效 51mm 镜头 )，对焦在小车上 . 15 图 19： iphone 厚度随型号变化图（单位： mm），镜片数量增加手机厚度 . 16 图 20：模造玻璃工艺 . 17 图 21：晶圆级镜片制造工艺 . 17 图 22： sensor-shift 技术 . 18 图 23：微云台技术 . 18 图 24：彩色 +彩色、彩色 +黑白成像效果 . 19 图 25：光学变焦与数码 变焦成像差距 . 19 图 26：光学变焦的工作原理 . 19 图 27：图表样式 . 20 图 28：图表样式 . 20 图 29：摄像头模组构造图 . 21 图 30：摄像头模组价值量分布 . 21 图 31： CSP、 COB、 FC 封装结构 . 21 图 32： MOB 封装结构 . 22 图 33： MOC 封装结构 . 22 图 34： 2018 年全球摄像头模组行业格局 . 23 图 35： 2018-2020 年手机摄像头数量变化趋势 . 23 图 36： 2020 年品牌摄像头像素总体方案分布 . 23 图 37： 2018-2024 年全球 CCM 模组市场规模变化情况（单位：百万美元） . 24 图 38： 2020 年手机镜头主要供应厂商占比（百万） . 25 图 39： FSI 和 BSI 原理及成像差异 . 28 图 40： BSI 普通和堆叠式构造差异 . 28 图 41：同为 8MP 下 BSI 普通和堆叠式的 Pixel 面积对比 . 29 图 42：全球 CIS 市场规模（亿美元） . 29 图 43： CIS 各应用领域占比（内圈 2017，外圈 2024） . 29 请务必阅读正文后的声明及说明 4 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 图 44： 2019 年手机 CIS 市占率分布 . 30 图 45： VR/AR 产品分类和应用场景梳理 . 31 图 46： VR/AR 显示 原理对比 . 32 图 47： VR/AR 头显设备的硬件形态细分 . 32 图 48： VR、 AR 和 MR 的典型画面 . 33 图 49： VR 发展历程与大事件 . 34 图 50： 2020 年前 11 月 Steam 平台 VR 内容 DAU 指数 Top10 . 35 图 51：移动端 VR 眼镜、 PC 端 VR 头盔、 VR 一体机 . 36 图 52：各家 VR 终端方案梳理 . 37 图 53： 2021 年 1 月 Steam 平台 VR 品牌市场份额 . 38 图 54： VR 产业链梳理 . 39 图 55： VR 应用场景示例 . 40 图 56： VR 在教学和创作方面的应用示例 . 40 图 57： VR 头显出货量 （百万台） . 40 图 58： VR 头显出货量占比 . 40 图 59： AR 发展历程与大事件 . 41 图 60： Google Project Glass 投影成像原理 . 42 图 61： OLED 与 Micro-LED 单元结构对比 . 42 图 62： Micro-LED 透明屏幕样机示例 . 42 图 63： “LCOS+波导 ”方案显示原理 . 43 图 64：全反射的原理与发生条件 . 43 图 65： LCOS 的工作原理 . 43 图 66：可用于作为镜片的四种波导 . 44 图 67： AR 光学显示方案分类与对应厂商产品 . 45 图 68： AR 游戏、 AR 教学、车载 AR-HUD . 45 图 69： AR 展览、 AR 培训、 AR 辅助作业 . 46 图 70： AR 头显出货量 . 46 图 71： AR 头显出货量占比 . 46 图 72： ADAS 功能 . 47 图 73：上市新车 ADAS 各功能配置搭载率 按年度 . 48 图 74：自动驾驶的 SAE 分级 . 48 图 75：全球自动驾驶汽车市场规模（单位：亿欧元） . 49 图 76： ADAS 产业链 . 50 图 77：车载摄像头布局 . 51 图 78：单目和多目摄像头 . 52 图 79： 2019 年全球车载摄像头镜头市场竞争格局 . 53 图 80： 2018 年全球车载摄像头模组市场竞争格局 . 53 图 81： 2016 年全球车载 CIS 市场竞争格局 . 54 图 82： 2018-2023 年全球单车平均搭载车载摄像头数量统计情况及预测 /颗 . 55 图 83： 2015-2025 年全球及中国车载摄像头市场规模统计情况及预测 . 55 图 84：毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达参数性能对比 . 56 图 85：毫米波雷达检测数据 . 57 图 86：超声波雷达 . 57 图 87：机械旋转式激光雷达 . 58 图 88：固态式激光雷达 . 58 请务必阅读正文后的声明及说明 5 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 图 89：激光雷达部分核心部件产业链汇总 . 62 图 90：全球激光雷达市场规模 /亿美元 . 63 图 91：中国激光雷达市场规模 /亿美元 . 63 图 92： 典型 安防镜头的结构 . 63 图 93：安防视频监控系统 . 63 图 94：安防摄像头产业链 . 65 图 95： 2010-2020 年中国安防产业总收入及增速 . 66 图 96： 智能监控 . 68 图 97：人脸识别智能锁 . 68 图 98： 2012-2018 年智能安防市场规模及增速（亿元， % ） . 68 图 99： 扫地机器人 . 69 图 100：扫地机器人视觉导航 . 69 图 101： 全球扫地机器人行业市场规模（亿美元） . 69 图 102： 智能冰箱 . 70 图 103：智能空调 . 70 图 104： 智能电视 . 70 图 105：智能电视 . 70 图 106：全球智能家居摄像头市场规模 . 71 表 1：塑料镜头和玻璃镜头对比 . 10 表 2： 4800 万像素各产品部分参数对比 . 11 表 3： 6400 万像素各产品部分参数对比 . 12 表 4：各玻璃制造工艺代表公司 . 17 表 5： CSP、 COB 和 FC 比对 . 21 表 6：大立光、玉晶光、舜宇光学研发进度比对 . 25 表 7：大立光历年重 要专利诉讼案件整理 . 26 表 8：镜头制造中所需设备的供应商 . 26 表 9：不同等级自动驾驶摄像头配备情况 . 50 表 10： ADAS 摄像头类型和功能 . 51 表 11：机械旋转式激光雷达、半固态和固态式激光雷达对比 . 58 表 12： ToF 和 FMCW 测距方法对比 . 59 表 13：激光雷达行业主要公司基本情况 . 60 表 14：安防摄像头分类 . 64 表 15：安防摄像头应用场景 . 66 请务必阅读正文后的声明及说明 6 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 1. 手机：光学创新不停息 1.1. 追溯摄像头发展历史，光学是绝对的成长性行业 从 2000 年至 2020 年，二十年间手机摄像头飞速发展。 2000 年世界上第一台内置摄 像头的手机由日本的夏普制造，型号为夏普 J-SH04，当时的拍照功能只是作为附属 功能存在。在随后不到三年的时间，夏普又推出了全球首款突破百万像素摄像头的 手机 夏普 J-SH53。该款手机搭载了 100 万像素的 CCD 摄像头。 2006 年，三星紧 随着日系厂商，发布了全球首款超过千万像素摄像头的手机三星 B600。 2012 年诺 基亚发布的 PureView 采用 4100 万像素传感器和卡尔蔡司镜头开启了智能手机影像 的全新时代。 2019 年，小米 CC9 Pro 搭载的摄像头突破了一亿像素，展现前所未有 的手机拍摄水平。随着手机摄像头像素的提高，摄像头个数也逐渐增加。第一台支 持双摄像头的手 机是 2011 年推出的 LG P925； 2016 年联想发布了首款后置三摄手 机联想 PHAB2 Pro，后置 1600 万深感鱼眼三摄； 2018 年三星发布 GALAXY A9s， 为第一台配备四个后置摄像头的手机； 2019 年诺基亚发布了首款后置 5 个摄像头的 诺基亚 9 PureView 手机，其摄像头均为 1200 万像素。随着手机摄像头的不断升级， 其对焦、深度、防抖等其他功能也历年手机型号中逐步出现。 2003 年松下发布的 P505iS，首次配备了自动对焦功能，在很大程度上改变了拍照体验，随后各个厂家 不断推出光学变焦、激光对焦、相位变 焦、深度、 TOF 等方案，为手机拍摄的环境 和性能提供了强大的支持。 图 1：手机摄像头发展历史沿革 数据来源：东北证券，公开资料整理 从手机摄像头的发展历程看，几乎每隔 2 到 3 年都会有至少一次的革命性创新，是 绝对的成长性行业。 如今，随着苹果、三星、华为等手机厂商推出多摄像头配置和 超高清像素，手机摄像头早已迈入 3.0 多摄时代。多个摄像头不仅使手机极大程度 的提高了拍摄画质，还扩宽了手机的运用场景。多摄像头时代的到来也将为手机摄 像头产业链带来新的增量空间。我们认为下一个时代将是摄像头与 AR 的深度结合， 实现 2D 到 3D 信息搜集的转变。 请务必阅读正文后的声明及说明 7 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 手机摄像头 BOM 成本不断提升，占比稳定。 根据 IHS 数据统计， iPhone 历年摄像 头成本占比在手机早期机型中稳步增长， iPhone 4S 后占比接近 10%。是仅次于屏 幕、机电系统、主芯片、射频芯片的第五大 BOM 占比元器件。如今前置的 3D 结构 光方案成为 iPhone 标配， 2020 年的 iPhone 12 系列也搭载 DToF 景深摄像头。软件 方面夜景拍摄算法成为摄影卖点，我们预计摄像头 Bom 占比在往后的机型中将继 续维持稳定。 图 2：历代 iPhone Bom 构成 数据来源：东北证券， IHS 图 3：苹果历代手机内部零部件 数据来源：公开资料整理 摄像头行业产业链包括上游零部件生产、中游模组封装以及下游应用终端。 上游摄 像头零部件包括 CMOS 图像传感器、镜头、马达以及滤光片，各零部件行业的竞争 格局较稳定。 （ 1） CMOS 图像传感器是实现将光信号转换为电信号的模数转换器。 目前全球 CMOS 传感器市场处于寡头垄断格局，索尼遥遥领先， 2019 年全球图像 传感器市场索尼市占率达 49.1%，其次是三星、豪威（被韦尔股份收购），加上安森 美半导体和 SK 海力士前五大公司全球市场份额超过 90%。 （ 2）光学镜头的主要作 请务必阅读正文后的声明及说明 8 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 用是利用光的折射和反射原理，搜集被拍摄物体的反射光并将其聚焦于图像传感器 上。 全球手机镜头市场的竞争格局相对稳定，中国台湾厂商大立光仍处于绝对领先 地位，其次 市占率靠前的为中国大陆厂商舜宇光学、中国台湾厂商玉晶光电、韩国 厂商 SEKONIX 等。 （ 3）马达是控制镜头对焦的器件。 全球马达市场日韩厂商占据 主导地位，以 ALPS、 TDK、 Mitsumi、 SEMCO 和 JAHWA 为代表的日韩厂商占据 60%左右的市场份额。 （ 4）滤光片是在塑料或玻璃基材中加入特种燃料或在其表面 蒸镀一层或几层光学薄膜制成，用以吸收掉其他不希望通过的光波段。 全球滤光片 的行业竞争格局稳定，国内厂商市场份额处于领先地位，水晶光电目前是国内龙头。 摄像头行业产业链中游为模组封装。 零部件的生产模组组装工厂生产或采购各组件 进行模组组装成型，并出货给手机、汽车等终端客户。模组封装的行业竞争格局可 从营收和出货量两个角度分析。从营收来看， LG innotek、 Semco、富士康、舜宇光 学和欧菲光等属于第一梯队，第二梯队包括立景光电、丘钛科技等厂商。从出货量 来看，欧菲光和舜宇光学出货量相对领先，由于 LG innotek 和 Semco 等韩国厂商主 要供应苹果和三星，因此单机价值量相对更高。 摄像头行业产业链下游应用终端包括手机、安防、车载和其他领域。 智能手机是摄 像头 最大的应用市场，近年来多摄方案逐渐成为智能手机标配，带动摄像头出货大 幅提高。安防领域也是摄像头的重要应用市场，安防市场的需求将随智能城市对高 清、智能产品的持续性渗透而扩增，随着汽车驾驶智能化的发展，摄像头在车载领 域的应用也不断增加。此外，摄像头还应用于笔电、医疗、 AIOT 终端和医疗等领 域。 图 4：摄像头行业产业链及基本情况 数据来源：东北证券，旭日大数据 请务必阅读正文后的声明及说明 9 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 1.2. 对比专业摄影相机，手机摄像头仍有提升空间 1.2.1. 相机镜片数量更多，手机片数增长有限 镜片越多，光线汇聚能力越强，成像越完美。 镜头组作为摄像头的重要部件之一， 类似相机的 “眼睛 ”。多层镜头组合可以互相矫正过滤，因此每多一片镜片，成像就 会更趋向完美，成本也更高。因此理论上镜头片数越多，成像就越真实。数码相机 因内部镜片数远多于手机，在体积大的同时可以使得光线汇聚能力更强，镜头解析 力和对比度更好，改善暗态出现蓝光。例如最普通的佳能 “小痰盂 ”镜头结构为 5 组 6 片，佳能 RF 24-105mm F4L IS USM 变焦镜头是 14 组 18 片镜头结构，而高端手 机镜头目前仍以 6p 和 7p 为主，例如华为 P40 Pro 手机搭载的是 8p 镜头。从镜片数 量看，手机镜片数量与专业相机的十余片镜片数量相比仍存在自然在解析力和对比 度方面上的差距。 图 5：手机镜头 P 数 图 6：相机镜头 P 数 数据来源：东北证券，公开资料整理 数据来源：东北证券，公开资料整理 1.2.2. 相机镜片材质透光性更好，手机镜头更追求性价比和轻便 相机镜片主要采用玻璃材质，少数高端相机采用萤石镜片，而手机镜头则以塑料材 质为主。 因为玻璃更优质的成像特性，相机镜片主要以玻璃为主，甚至有些相机采 用萤石镜片，萤石镜片原材料为萤石，最早由佳能公司研发成功，具有色像差小、 色散低等优良特性，但加工成本较贵，因此应用较少。手机因考虑造价成本及模组 重量镜片通常以塑料镜片为主。 玻璃镜头性能优于塑料镜头。在光学性能方面， 玻璃镜头透光性能达到 99%，而塑 料镜头仅能达到 92%；玻璃镜头的折射率在 2.0 左右，而塑料镜头折射率仅 1.65 左 右。更好的光学性能有助于玻璃镜头达成更 高的成像清晰度。 在非光学性能方面两 者各有优劣， 玻璃镜头耐温能达到 300左右，塑料镜头仅能达到 100左右，因此 玻璃镜片通常可用来防止温漂现象；由于密度较低，塑料镜头更加轻巧，有助于通 过镜头的推动实现快速对焦和防抖；因此塑料镜头在物理耐用性上更佳。手机厂商 为追求高性价比、轻巧和产量，镜头主要采用塑料材质，而相机厂为追求高性能， 则主要采用玻璃材质。 在生产加工难度等方面， 由于材质原因，塑料镜头主要采用 请务必阅读正文后的声明及说明 10 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 非球面模造，其加工流程主要包括注塑成型和组装两步，大部分步骤能实现自动化 生产。而非球面玻璃镜头，则需要加入调芯等 步骤，球面玻璃镜头更是要求精细研 磨。相比之下，塑料镜头工艺难度更低、更容易自动化量产且成本更低。因此，为 追求高性价比、轻巧和产量，手机镜头主要采用塑料材质，为追求高性能，相机镜 头主要采用玻璃材质。 表 1： 塑料镜头和玻璃镜头对比 塑料镜头 玻璃镜头 透光率 92% 99% 折射率 1.65 2 最高耐温 100左右 300左右 轻巧程度 较轻 较重 稳定性 高 低 生产加工 生产流程少，生产难度低 生产流程多，生产难度高 数据来源：东北证券，公开资料整理 1.2.3. 相机防抖效果更好，手机因空间太小防抖效果有限 为实现更稳定的成像效果，相机的防抖技术分为电子防抖和光学防抖。 电子防抖主 要通过算法或 “多帧合成 ”等方式获得画面清晰度与纯净度的平衡。光学防抖技术历 史较长， 光学防抖又分为机身防抖和镜头防抖，主要通过硬件实现。 机身防抖又叫 传感器防抖，原理是机身内部安装的陀螺仪侦测机身的微小移动，并且将信号传至 微处理器，通过计算需要补偿的位移量将马达驱动安装在防抖支架上的 CCD/CMOS 反向移动来修正机身外部抖动造成的位移，从而使传感器与拍摄对象 保持相对静止， 消除机身抖动造成的模糊。镜头防抖工作原理是同样是通过陀螺仪侦测机身的微小 移动，并将信号传至微处理器，立即计算需要补偿的位移量，在镜头中设置专门的 防抖补偿镜组，根据相机的抖动方向和速度，相应调整镜组位置和角度，使光路保 持稳定。 图 7：机身防抖 图 8：镜头防抖 数据来源：东北证券，互联网公开资料 数据来源：东北证券，互联网公开资料 手机防抖技术同样分为电子防抖与光学防抖，原理与相机防抖技术相似。 电子防抖 的原理是通过软件层面的算法设计实现对于拍摄过程中的补偿，而光学防抖则是在 请务必阅读正文后的声明及说明 11 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 VCM 音圈马达的基础上，增加了可感测相机抖动的角度的陀螺仪，系统根据偏移量 控制镜头或镜头模组向相反方向移动，从而抵消图像偏移。 由于传感器防抖的技术 难度较大以及手机的传感器集成度越来越高，手机光学防抖从镜头防抖 +传感器防 抖发展为一体式防抖。 目前市面上主流的手机 OIS 光学防抖方案有三种：悬丝结 构防抖、滚珠结构防抖和记忆金属式光学防抖。悬丝结构防抖是手机中最广泛采用 的 光学防抖技术，原理是镜头组件通过 4 根等长的悬丝固定在用电磁场悬挂起来的 平面稳定架上，悬丝通电后在磁场作用力下可以沿任意方向移动，位移一般控制在 正负 100 微米以内。悬丝结构的缺点是由于手机摄像头体积要比相机小很多，悬丝 的长度短，容易实现 X 轴、 Y 轴移动，但 Z 轴移动（镜头前后移动）时需要 AF 对 焦马达作相应运动来进行补偿，从而导致整体灵活性不足、体积难以控制、易受磁 性配件的影响。滚珠结构防抖的原理是将悬丝替换为 X 轴、 Y 轴上的两层滚珠滑轨 结构，由滚珠带动整个镜头模组位移，工作过程中 Z 轴方向与图像传感器的距离不 变。记忆 金属式光学防抖的原理是通过调节记忆金属的温度来控制镜头模组移动， 镜头和感光芯片的位置保持相对一致。此外， OIS 光学防抖马达本身较大，目前手 机往往配备多颗摄像头，在狭小的手机空间里使用多个 OIS 马达的难度加大，尤其 是在在手机摄像头追求大底高像素、多镜片的趋势下， OIS 马达的随之增大也带来 手机镜头模组大体积的问题。 图 9：悬丝结构防抖 图 10：记忆金属式防抖 数据来源：东北证券，互联网公开资料 数据来源：东北证券，互联网公开资料 1.2.4. 相机 CIS 面积更大，感光能力和焦距成像远优于手机 相机因为传感器面积更大，从而导致感光能力和焦距成像优于手机。 目前常用于手 机的 48M 和 64M 像素 CIS 芯片规格主要以 1/2和 1/72为主。从以下数据看，豪 威科技的 OV48C 和 OV64C 相比其他竞品尺寸更大。 表 2： 4800 万像素各产品部分参数对比 芯片 IMX586 ISOCELL Bright GM2 ISOCELL Bright GM1 OV48B OV48C 分辨率 4800 万像素 4800 万像素 4800 万像素 4800 万像素 4800 万像素 分辨率 8000*6000 8000*6000 4000*3000 (48M(12M output) 8032*6032 8064*6048 芯片规格 1/2 1/2 1/2 1/2 1/1.32 请务必阅读正文后的声明及说明 12 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 像素尺寸 0.8m 0.8m 0.8m 0.8m 1.2m 最大帧速率 30fps 10fps 30fps 15fps 15fps 发布时间 2018.07 2019.08 2018.10 2019.06 2020.01 数据来源：东北证券，公司官网，公开资料整理 表 3： 6400 万像素各产品部分参数对比 芯片 IMX686 ISOCELL Bright GW1 ISOCELL Bright GW2 OV64B OV64C 分辨率 6400 万像素 6400 万像素 6400 万像素 6400 万像素 6400 万像素 分辨率 未知 9280*6944 9280*6944 9248*6944 9248*6944 芯片规格 1/1.7 1/1.72 1/1.72 1/2 1/1.7 像素尺寸 0.8m 0.8m 0.8m 0.7m 0.8m 最大帧速率 未知 30fps 21fps 15fps 15fps 发布时间 2019.11 2019.05 2019.05 2020.04 2020.02 数据来源：东北证券，公司官网，公开资料整理 图 11： 各像素单颗摄像头大小对比 数据来源：东北证券，公开资料整理 尽管手机 CIS 尺寸做到了 1/1.32，但相比相机的 CIS 尺寸仍然非常小。 例如 CX 画幅： 1 英寸传感器，常见机器有索尼的黑卡系列、佳能 G7X 系列等； Micro 4/3 画幅：尺寸为 18mmx13.5mm 的传感器，常见相机有以奥林巴斯和 松下组成的 M43 可换镜头相机系统； APS-C 画幅（佳能）：尺寸为 22.5mm x 15mm，现在主要是佳能的 APS-C 画 幅单反和无反在用； Foveon X3 画幅：尺寸为 24mm x 16mm 的传感器，常见机器有适马的 DP 和 DPQ 系列，以及可换镜头相机 SD Quattro； APS-C 画幅：尺寸为 24.9mm16.6mm，尼康、索尼、宾得等相机厂商的 APS- C 画幅相机，用都是这个尺寸的传感器； APS-H 画幅：尺寸为 30.316.6mm，目前在使用这个画幅的机器不多，最常见 就是适马 SIGMA 的 SD Quattro H； 请务必阅读正文后的声明及说明 13 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 135 画幅（全画幅）：尺寸为 36mm x 24mm，也就是一格 35mm 胶卷的大小， 目前所有全画幅相机（无论单反还是无反）都在用这个尺寸的传感器； 4433 中画幅：尺寸为 44mm x 33mm，常见的机器有富士的 GFX 系列、哈苏 X1D 系列、宾得 645 系列等； 中画幅（ 53.4mm x 40.0mm）：尺寸为 53.4mm x 40.0mm，比 4433 规格的中画 幅大一点，目前是哈苏 H6D-100c、飞思数码后背 IQ4（ 5440mm）在用这个 规格的传感器。 图 12： 各 CIS 尺寸对比 数据来源：东北证券，公开资料整理 像素尺寸、 CIS 面积和像素点数量互相牵制。 传感器在一定面积下，集成的像素点 越多，单个像素的尺寸 /采光面积就越小。拍照中影响图片成像的两个因素分别为像 素高低及感光元见的大小。 （ 1）像素越多，感光点也越多，照片的解析度就越高， 清晰度也更高。 因此厂商将手机像素从 1200 万提升到 1 亿都是在争取更高的相片 清晰度； （ 2）像素尺寸大小取决于 CIS 面积大小。 像素点增加虽然带来更高的解析 度，但在一定 CIS 面积下，像素点的增多带来每个像素点感光面积的变小，导致每 个像素点接受到的光线度变少。在白天光线充足时画质并没有明显的变化，但在夜 间光线不足时，由于暗光条件下输出电平低，信噪比会降低，因此在 ISO 高感光度 下的噪点会更多，明显影响画质的呈现。因此厂商一般通过软件算法来改善和平衡 这类情况。例如三星 ISOCELL 传感器在夜间为获得更高的采光度，会使用四像素 或九像素合成的方法扩大感光元件面积。 请务必阅读正文后的声明及说明 14 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 图 13：白天和夜晚三星 ISOCELL 传感器像素合成表现 数据来源：东北证券，三星 CIS 面积更大，放大后的照片解析能更强。 相机除了感光效果更好之外，即便在同 样像素下，由于 CIS 面积更大，相机能够保证输出尺寸的同时，也可以保证图像有 足够的解析力。即便经过大幅度裁剪和放大，也能获得比手机更好的图像质量。 图 14： iPhone 8 Plus 拍摄照放大后细节图 图 15：哈苏拍摄照放大后细节图 数据来源：东北证券，互联网公开资料 数据来源：东北证券，互联网公开资料 CIS 尺寸影响等效系数，从而影响成像视角。 所谓等效系数就是相机的图像传感器 的尺寸各不相同，因此同样焦距的镜头在不同尺寸感光元件的数码相机上成像的视 角也不同。因此，为方便对比不同相机的拍摄范围和成像视角，大家将不同尺寸感 光元件上成像的视角，转化为 35mm全画幅相机上同样成像视觉所对应的镜头焦距， 也就是所谓的等效焦距。 手机搭载的绝大部分镜头都是以物理焦段极短的超广角镜头、广角镜头为主。 以相 机为例，当接入同样 50mm 焦距的镜头时，索尼 A77M2 用的是 APS-C 传感器， 等效系数为 1.5，等效 35mm 画幅后的焦段约为 75mm；哈苏 X1D II 50c 用的是 44x33 规格的中画幅传感器，等效系数约为 0.78，等效 35mm 画幅后的焦段约为 39mm。以华为 P40 为例，各摄像头等效 35mm 画幅后的焦段约分别为 80mm、 23mm 和 17mm。由于手机 cis 较小，各摄像头的实际焦距远低于等效焦距， iPhone 8 Plus 等效 56mm 的镜头，实际焦距仅为 6.6mm。因此现在手机搭载的绝大部分镜头都是 请务必阅读正文后的声明及说明 15 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 以物理焦段极短的超广角镜头、广角镜头为主。 图 16： 华为 P40 各摄像头等效焦距 数据来源：东北证券，公开资料整理 相机因为镜头实际焦距长于手机，可以实现更好的景深效果。 按照 “焦距越长景深越 小，焦距越短景深越大 ”的规律， iPhone 等效 56mm 的 6.6mm 镜头很难获取浅景 深效果，即便 56mm 镜头带上 F2.8 的光圈，也很难拍出大虚化的照片。对比哈苏 搭配 51mm 等效镜头（实际镜头 65mm，等效系数 0.78），虚化效果差异明显。因此 手机的虚化效果在小尺寸 CIS 上难以得到同等效焦距相机拍摄下的效果。 图 17： iPhone 8 Plus（等效 56mm 镜头），对焦在 小车上 图 18： 哈苏 X1D II 50C(等效 51mm 镜头 )，对焦在 小车上 数据来源：东北证券，互联网公开资料 数据来源：东北证券，互联网公开资料 请务必阅读正文后的声明及说明 16 / 73 Table_PageTop 光学光电子 /行业深度 1.3. 未来趋势：手机将从两者差距出发，向专业相机追赶 1.3.1. 镜头方面：通过玻塑混合方案解决 缩减手机镜头长度的同时提升成像效果，玻塑混合方案成为最优解决方案。 智能手 机的尺寸遵循光电产品小型化轻量化的趋势，目前主流的智能手机厚度普遍在 7- 8mm。基于母体厚度的缩小，镜头厚度同样存在物理极限。由于玻璃聚光能力更好， 1 片玻璃材料相当于 1.5 至 2 片光学塑料，同时具有更好的透光性及环境稳定性， 因此在全塑