3D 视觉行业深度分析报告( 63 页)

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目 录

要点 ......... 10

1. 全球科技领袖苹果积极布局3D 视觉，引领行业大趋势 ....... 13

1.1 苹果布局3D 视觉多年，进入技术成熟期 ..... 13

1.2 十年里程碑iPhone 8 备受期待，创新性3D 视觉已成定局 ...... 15

1.3 苹果3D 视觉方案将从前臵结构光开始，未来逐渐引入后臵TOF ......... 18

2. 借3D 视觉，苹果引导消费电子进入“AI+AR”新时代 ..... 20

2.1 3D 视觉+生物识别，助力iPhone 8 实现酷炫全面屏 .......... 20

2.2 3D 视觉+人工智能，助力苹果走向AI 大平台 ...... 22

2.3 3D 视觉+体感交互，开启人机交互新体验 ..... 23

2.4 3D 视觉+VR/AR，苹果打开“虚拟/增强”新世界 ........... 25

3. 苹果3D 视觉结构光方案分析 ..... 26

3.1 结构光先驱PrimeSense（苹果收购）方案分析 ........ 26

3.2 3D 视觉结构光方案产品整体结构分析 .......... 29

4. 3D 视觉结构光方案深度拆解与供应链分析 ..... 31

4.1 3D 视觉结构光方案——TX 红外发射部分 ..... 31

4.1.1VCSEL 是近红外光源最佳方案 ........ 32

4.1.2DOE 对于结构光方案至关重要 ......... 35

4.1.3 晶圆级光学元件WLO 是核心组件 .......... 38

4.2 3D 视觉结构光方案——RX 红外接收部分 ........... 40

4.2.1 红外CMOS 传感器需要特制 ........... 41

4.2.2 近红外窄带干涉滤色片价值提升 ...... 43

4.2.3 红外摄像头所用光学镜头要求不高 ......... 44

4.3 专用图像处理芯片——技术壁垒高 ........ 45

4.4 可见光摄像头——非新增业务 ........ 46

4.5 系统模组制造与组装——难度大、价值高 ........... 46

5. 移动端3D 视觉市场空间巨大，有望加速渗透 ....... 47

5.1 3D 视觉市场进入加速增长期 ........... 47

5.2 预计2020 年移动端3D 视觉将达到百亿美元市场规模 ..... 48

5.3 移动端3D 视觉结构光方案细分零部件价值分析 ........ 49

5.4 3D 视觉结构光方案产业链汇总 ....... 50

6. 苹果3D 视觉结构光方案核心供应商 ........ 53

6.1 VCSEL 主力供应商——Lumentum+稳懋 ...... 53

6.2 DOE 主力供应商——台积电+精材 ......... 54

6.3 WLO 主力供应商——Heptagon（AMS） ..... 55

6.4 红外CIS 供应商——意法半导体+台积电 ..... 56

6.5 近红外窄带滤色片主力供应商——VIAVI ...... 57

6.6 光学镜头主力供应商——大立光 ..... 57

7. 国内受益标的分析 ........ 58

7.1 水晶光电——国际一流滤色片供应商 ........... 59

7.2 华天科技——掌握WLO 先进制造工艺 ......... 59

7.3 欧菲光——全球摄像头模组龙头 ..... 60

7.4 联创电子——光学镜头新锐，积极布局3D 结构光 ........... 60

7.5 关注：舜宇光学科技——具有国际竞争力的光学镜头与模组制造商 ...... 61

7.6 关注：光迅科技——具备3D 成像核心部件VCSEL 供应能力 ........ 62

7.7 关注：三安光电——掌握化合物半导体制造技术，有望切入VCSEL 代工 ... 63

图目录

图1 Kinect 一代内臵PrimeSense 3D 传感器 ......... 13

图2 PrimeSense 3D 传感器Capri ..... 13

图3 LinX 微小多相机产品 ........... 14

图4 LinX 摄像头能获取景深信息 ....... 14

图5 Faceshift 面部表情捕捉技术 ....... 14

图6 RealFace 人脸识别技术 ...... 14

图7 2015 年苹果3D 手势控制技术专利 .......... 14

图8 2015 年苹果3D 手势控制专利-辨别视频中的物体 ........ 14

图9 2016 年苹果3D 手势识别专利结构图 ....... 15

图10 2015 年苹果“低门槛面部识别”专利 ........... 15

图11 2017 年苹果3D 手势识别专利图 ....... 15

图12 2017 年苹果3D 人脸识别专利图 ....... 15

图13 苹果手机引领行业潮流 ........ 16

图14 2017 款iPhone 8 将取消Home 实体键 ........... 17

图15 2017 年苹果新款iPhone 设计图 ....... 17

图16 苹果iPhone8 的正面3D 传感器设计图 ........... 18

图17 iPhone 8 前后臵相机设计图 ....... 18

图18 三种主流的3D 视觉方案 ..... 18

图19 三种主流的3D 视觉方案代表性产品 ........ 19

图20 英特尔RealSense 借结构光实现面部识别 ...... 20

图21 微软HoloLense 借TOF 实现先进AR 体验 ..... 20

图22 手机屏从16:9 向18:9 转变 ........ 20

图23 三星S8/S8+与iPhone 7Plus 对比 ........... 20

图24 新一代iPhone 8 将具有超高屏占比 .......... 21

图25 三星S8 指纹识别移至背后 ......... 21

图26 新思与上海萝箕合作研发的光学式方案仍不成熟 .......... 21

图27 传统二维人脸识别精度低 ..... 22

图28 3D 人脸识别相比于指纹识别体验更佳 ...... 22

图29 英特尔RealSense 提供3D 脸部检测与跟踪 .......... 22

图30 人脸识别技术为用户自拍提供精准定位和关键点检测 .......... 22

图31 Core ML 使iOS 终端设备具有AI 机器学习能力..... 23

图32 Core ML 支持人脸识别与追踪等AI 技术 ......... 23

图33 人机交互发展趋势......... 23

图34 体感交互成为游戏领域的重要发展趋势 ........... 23

图35 二维手势识别功能简单，用户体验差 ........ 24

图36 利用3D 手势识别实现自拍 ......... 24

图37 微软Kinect3D 手势识别应用于游戏体感交互 ......... 24

图38 利用3D 手势识别实现移动端游戏互动 ..... 24

图39 2016 年苹果3D 投影手势人机交互专利 .......... 25

图40 2016 年苹果利用3D 信息进行手势识别 .......... 25

图41 Inuitive 和gestigon 合作将手势识别功能嵌入VR ......... 25

图42 微软HoloLense 采用3D 视觉景深相机 ........... 25

图43 Tango 采集三维信息输出“点云”数据 ......... 26

图44 Project Tango 实现3D 建模效果图 ........... 26

图45 苹果ARKit 开发平台 ..... 26

图46 苹果ARKit 提供简单的AR 体验 ........ 26

图47 微软Kinect1 代采用Primesense 结构光技术 ........ 27

图48 微软Kinect1 代工作原理 ..... 27

图49 用结构光方案确定物体的深度信息 ........... 27

图50 英特尔RealSense 结构光发射与回收光模式 ......... 27

图51 微软Kinect1 代结构光Light Coding 方案散点图 ........... 28

图52 微软Kinect1 代主要零部件 ......... 28

图53 Primesense 结构光方案产品结构与原理图 ..... 28

图54 Kinect1 代使用的摄像头与发射器 ...... 29

图55 微软Kinect1 采集的三维图像 ..... 29

图56 Primesense 自制PS1080 芯片 ......... 29

图57 微软Kinect1 代3D 摄像头核心参数 ......... 29

图58 3D 视觉产品由四大部分组成 ...... 30

图59 英特尔RealSense 近距离结构光3D 相机 ....... 30

图60 英特尔RealSense 近距离结构光3D 相机结构图 .......... 30

图61 3D 视觉原理结构图 ....... 31

图62 3D 视觉结构光方案TX 发射部分结构图 .......... 31

图63 VCSEL 相比于LED 光谱质量高，温漂小 ....... 33

图64 三种主流近红外光发射光源对比 ........ 33

图65 典型的VCSEL 材料结构 ..... 33

图66 VCSEL 产业链结构 ....... 33

图67 Finsar 的VCSEL 应用于手机距离传感器 ....... 34

图68 Finsar 的VCSEL 应用于手势识别 ..... 34

图69 光迅科技10G 速率VCSEL 收发合一光模块 .......... 34

图70 长春光机所研发出795nm 的VCSEL ....... 34

图71 纵慧光电生产的应用于3D 深度传感的VCSEL 芯片 ..... 35

图72 纵慧光电生产的规则VCSEL 阵列 ..... 35

图73 Lumentum 针对3D 视觉推出的VCSEL 光源方案......... 35

图74 光的衍射示意图 ..... 35

图75 光栅衍射实现不同空间分布的光束 ........... 35

图76 衍射光学元件表面微结构 ..... 36

图77 DOE 可实现不同光学功能 .......... 36

图78 DOE 衍射光学元件将光束分散 .......... 36

图79 DOE 衍射光栅在结构光方案中的工作原理 ...... 37

图80 谷歌Tango 结构光方案激光散斑图 .......... 37

图81 PrimeSense 方案中衍射光学元件（DOE） ........... 37

图82 DOE 衍射光学元件产业链结构 .......... 37

图83 法国Silios 衍射光学元件（DOE）表面微结构 ....... 38

图84 德国HOLOEYE 衍射光学元件（DOE） ......... 38

图85 RealSense 红外光投影部分体积大 ........... 38

图86 智能手机内部空间及其紧凑 ........ 38

图87 光束整形器Beam Shaper 侧视图 ...... 39

图88 光束整形器Beam Shaper 正视图 ...... 39

图89 WLO 器件与DOE 配合实现结构光3D 视觉 ........... 39

图90 WLO 工艺应用于手机摄像头 ...... 39

图91 传统光学镜头与晶圆级镜头对比 ........ 39

图92 WLO 工艺在消费电子相机中开始普及 ...... 39

图93 WLO 晶圆级透镜设计流程 .......... 40

图94 WLO 晶圆级透镜加工流程 .......... 40

图95 Heptagon 晶圆级光学元件封装WLO ....... 40

图96 红外摄像头主要结构 ..... 41

图97 典型可见光摄像头模组的基本结构 ........... 41

图98 三星虹膜识别技术采用红外CIS ........ 41

图99 英特尔RealSense 采用的红外CMOS 芯片 ........... 41

图100 红外光图像传感器获取的图像信息 ........... 42

图101 Kinect 二代上的红外CIS ..... 42

图102 东芝“T4KE1”近红外线BSI CMOS 图像传感器 ....... 42

图103 思比科高红外灵敏度专用CMOS-SP9550 ....... 42

图104 意法提供的SPAD 传感器 ........... 43

图105 谷歌Tango3D 相机需要纯铜散热模块 ...... 43

图106 仅允许通过特定波段的窄带干涉滤色片光谱图 ....... 43

图107 3D 视觉方案中需要近红外窄带干涉滤色片 ..... 43

图108 RGB 可见光摄像头滤色片 .......... 44

图109 880nm 近红外窄带滤色片 ........... 44

图110 索尼Z3 手机镜头由7P 镜片组成 ...... 44

图111 一种典型的红外镜头设计 ..... 44

图112 3D 视觉产品中图像处理芯片具有重要地位 ..... 45

图113 3D 视觉中图像处理芯片的作用 ......... 45

图114 TI 为3D 视觉TOF 方案提供的芯片方案 ......... 45

图115 意法为Kinect 二代提供的3D 视觉图像处理芯片 .......... 45

图116 Kinect1 代3D 方案主要芯片 ....... 46

图117 Kinect1 代3D 方案主板芯片 ....... 46

图118 3D 视觉需要可见光摄像头采集平面信息 ......... 46

图119 红外摄像头与可见摄像头共同实现3D 视觉 ........... 46

图120 Kinect One3D 模组结构图 .......... 47

图121 联想Phab 2Pro 内的3D 视觉模组 ........... 47

图122 3D 视觉应用于工业视觉检测 ...... 47

图123 3D 视觉应用于辅助手术 ...... 47

图124 2016 年3D 视觉市场规模结构........... 48

图125 预计2022 年3D 视觉市场规模结构 ......... 48

图126 2011-2022 年全球3D 视觉市场规模预测 ........ 48

图127 2013-2020 年全球3D 成像市场规模预测 ........ 48

图128 Lumentum 目标3D 视觉消费级市场 ........ 53

图129 Lumentum 针对3D 视觉市场提供的光源特点 ........ 53

图130 Lumentum 的3D 传感光源方案 ......... 54

图131 台湾稳懋在化合物半导体代工方面技术强 ....... 54

图132 台积电先进制程工艺全球领先 ........... 55

图133 微小型DOE 元件采用半导体微纳加工工艺 ..... 55

图134 Heptagon 深度3D 相机方案 ....... 55

图135 Princeton Optronics 针对深度相机推出的VCSEL ........ 56

图136 意法半导体3D 堆栈式BSI 技术有望应用于3D 红外CMOS ....... 56

图137 VIAVI 为微软Kinect 提供的滤色片 ........... 57

图138 VIAVI 为普通摄像头提供的滤色片 ..... 57

图139 大立光手机光学镜头开发历程 ........... 58

图140 iPhone7 PLUS 双摄像头镜头主要由大立光供应 ........... 58

图141 水晶光电制造的IRCF 滤色片 ..... 59

图142 水晶光电光学类业务汇总 ..... 59

图143 华天科技制造的WLO 镜头 ......... 59

图144 华天科技WLO 生产线 ......... 59

图145 欧菲光是国内领先的消费电子摄像头与指纹识别模组龙头 .......... 60

图146 联创电子两大主业：光学和触控显示 ........ 61

图147 舜宇光学在手机相机模组制造方面全球领先 ........... 62

图148 光迅科技具备各类激光器的生产能力 ........ 62

图149 三安光电布局GaAs、GaN 半导体化合物制造工艺 ....... 63

表目录

表 1 苹果在3D 视觉领域的布局 ......... 13

表 2 苹果历代iPhone 手机光学相机升级情况 ......... 16

表 3 基于欧美和台湾多家供应商信息推测苹果新一代iPhone 将采用3D 相机 ........ 17

表 4 三种3D 视觉技术对比 ......... 19

表 5 三种主流近红外光发射光源 ........ 32

表 6 智能手机端3D 视觉渗透情况与市场规模预测 ........ 49

表 7 移动端3D 视觉结构光方案细分零部件价值 ........... 50

表 8 移动端3D 视觉结构光方案产业链汇总 ..... 50

表 9 移动端3D 视觉结构光方案国内产业链汇总 ........... 58