鏡頭是集聚光線,使感光器件能獲得清晰影像的結構,直接影響成像質量的優劣。1812年,英國物理學家烏拉斯頓(Wollaston)發明了1組1片鏡片結構,最大光圈F16的新月形鏡頭,這是世界上最早的攝影鏡頭。
從1812年最早的新月形相機鏡頭問世至今,光學鏡頭已經走過了200多年的發展史。鏡頭産業爆炸式的變革,卻是發生在最近兩年。受5G和自動駕駛的驅動,攝像頭行業一直是技術和資本追捧的市場。爲了追求更好的成像效果,拓展更廣的應用領域,光學鏡頭的發展更是突破猛進。
從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,比如手機鏡頭往高P化、大光圈、超廣角突進;玻塑鏡頭興起;變焦鏡頭市場增長等。二是更多細分領域的應用落地,除了傳統的手機端,車載、安防、人工智能、AR/VR都成爲鏡頭商家必爭之地。
手機鏡頭往高P化發展
手機鏡頭發展初期,由于塑膠鏡頭所擁有的低制造難度、高量産能力、低成本以及輕盈的特點深受青睐。初期的手機鏡頭僅由2-4片塑料镜片組成,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鏡頭還未商用化的時代,光學鏡頭巨無霸企業大立光已經在著手9P的研發工作。未來鏡頭市場將持續往高P化發展,光学龙头企业之间的技术研发竞赛也将愈演愈烈。
玻塑鏡頭將樹立全新行業標杆
然而相比于塑膠鏡片,同樣厚度的玻璃鏡片擁有更高的透光率、折射率以及穩定性,能夠在控制機身輕薄的前提下,更好地提高拍攝質量。隨著塑料鏡頭的工藝水平越來越穩定,手機攝像頭在技術突破層面上也面臨著新的挑戰。
玻璃塑料混合鏡頭能夠結合玻璃鏡頭和塑料鏡頭的優點,能夠減少鏡頭厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸,已在監控安防、數碼相機、單反相機等廣泛應用,並在高端手機品牌旗艦機上得到初步運用。
各大鏡頭生産廠商在7P研發上已遇到瓶頸,然而1G5P的玻塑鏡頭能夠達到7P鏡頭同樣的成像效果,玻塑鏡片在手機上的應用有望引領新一輪的行業趨勢。
全球首款搭載WLG玻塑混合鏡頭手機——RedmiK40遊戲增強版,于4月27日正式發布,該手機鏡頭采用1G5P方案(1片玻璃鏡片+5片塑料鏡片),由全球唯一擁有WLG晶圓級玻璃技術的瑞聲科技旗下子公司——AACOPTICS(誠瑞光學)提供。
手機鏡頭大光圈、超廣角成新趨勢
光圈是一個用來控制光線透過鏡頭,進入機身內感光面光量的裝置,通常而言光圈的大小是由鏡頭孔徑和焦距決定的。
大光圈能夠實現背景虛化,同時提升快門速度有效防抖以捕捉動態畫面。鏡頭的光圈越大,單位時間內通過這個光圈的進光量就越多,感光元件獲得的信息也就越豐富,最後照片的效果越好。許多廠商在宣傳一款手機的拍照性能時,往往會強調它的攝像頭像素、光圈等參數。
超廣角鏡頭有着宽广的视野,又不像鱼眼镜头有强烈的畸变,是很好消除了畸变的镜头。超廣角鏡頭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。廣角鏡頭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組合优化光学设计、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。
同樣伴隨著需求端的不斷升級,手機鏡頭可以通過大光圈、超廣角的方式來不斷的提升手機鏡頭拍攝效果。
變焦鏡頭市場滲透率增長
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,從而满足多人会议的远程视讯会议的成像质量。
傳統的定焦鏡頭可滿足無放大和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,安防鏡頭应用领域将趋向变焦光学镜头集中,從而满足安防领域更高标准的要求。
伴隨著需求端的不斷升級,基于直播以及短視頻行業的快速發展,廣大用戶對手機鏡頭的訴求不斷提高。各大手機品牌廠商也不斷的捕捉市場的需求,致力于提升手機成像能力以及拍攝效果。
爲了提升手機的成像效果,手機攝像頭個數也隨之加速攀升。目前已經有多家旗艦機搭載了超7顆鏡頭,如華爲P40pro+, 其搭載了7顆攝像頭(前置兩個,後置5个)。手机摄像头的个数将继续保持高增长的趋势,從而满足市场对于产品的迫切需求。
ADAS發展帶領鏡頭數量上升趨勢。在自動駕駛系統的對外感知過程中,視覺感知起到了至關重要的作用,就相當于人的視覺系統,只有能夠感知,才能形成反饋。車載攝像頭此時就起到了人的眼睛的作用。隨著汽車ADAS的不斷叠代更新,一輛汽車所搭載的攝像頭數量也需要不斷增加來滿足新技術的需求。
市场数据显示,全球汽车平均搭载摄像头数量将從2016 年的0.99 顆增長至2023 年的2.99 顆,年複合增長率爲17.11%。同時根據汽車電子大廠NXP統計的的數據,要達到L2+級別以上的自動駕駛至少需要搭載6顆車載攝像頭,相比于等級較低的L1級別所搭載的1-2顆攝像頭的配置,我們可以看出隨著自動駕駛等級的不斷提高,車載攝像頭的數量也將會呈現翻倍增長的趨勢。比如特斯拉最新款的model3目前已經搭載了8顆攝像頭,小鵬汽車的主力車型小鵬P7目前也已經搭載了13顆車載攝像頭。
安防鏡頭需求不断提升
安防視頻監控市場需求範圍很廣,目前主要分爲兩大類:
第一類爲工程安裝類市場,主要客戶包括各級黨政機關、公安、金融、電力、教育、交通等;
第二類爲消費類市場,主要客戶包括家庭、社區、商鋪、企業、車輛等。
隨著政府不斷加大的鋪設“天網”系统的力度,以及家用摄像头的不断渗透,安防鏡頭领域的市场需求将不断的增强。
未來,技術創新和對細分市場的把控仍將決定著行業的競爭優勢,安防市場如此,光學鏡頭領域也保持著同頻的態勢。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缽男利的市场发展空间。
人工智能應用增長
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組成部分,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。
光學鏡頭在VR/AR方面的增長
光學鏡頭是VR/AR 硬件構成之一,部分VR/AR HMD設備通過前置攝像頭進行拍照、位置追蹤和環境映射;一部分VR/AR HMD則采用內部攝像頭來感知環境和周圍目標。隨著VR/AR在多個領域的不斷發展應用,作爲與外界對接的鏡頭也將隨著虛擬現實技術的發展而迎來同步增長。
日本壟斷鏡頭原材料
現代技術發展中,制造攝像頭鏡頭的材料是在聚烯烴和聚碳酸酯等通用的石化原料中加入特殊化合物經特殊生産工藝生成的樹脂。然而在設計攝像頭鏡頭需要注意的點是避免影響手機的設計自由度,因此這種樹脂必須滿足能成型又薄、透明度又高而且易入模的需求。
鏡頭材料對生産技術要求非常之高,而其添加的特殊化合物,以及生産工藝就是核心技術所在。目前全球鏡頭材料市場幾乎由三菱氣體化學、三井化學和日本瑞翁(Zeon)等几家日本企业生产。中方厂商需要從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。
聲明:轉載自“攝像頭世界”微信公衆號,版權歸原作者所有。