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1、光學攝像頭市場持續增長，帶動產業鏈持續向好
1.1. 攝像頭總體市場規模不斷增長，技術升級+5G 浪潮成強力驅動
光學創新及應用推廣永不眠。從 2000 年夏普推出全球首款搭載後置 11 萬像素攝像頭的拍照手機 J-SH04 開始，用戶對智慧型手機攝像性能要求不斷提高，各廠商技術不斷更新迭代，手機攝像頭逐漸向多攝、CIS 高像素、7P/8P、鏡片玻塑混合、潛望式鏡頭變焦、TOF 等多方向發展。此外，全面屏推動光學屏下指紋識別市場興起，ADAS 滲透率提升使車載鏡頭市場空間廣闊，5G 浪潮推動 AR/VR 逐漸推廣，技術創新+應用擴展為光學產業鏈增添持續增長動能，光學應用及創新成為手機、汽車、AR/VR 等諸多行業關注的重點。
攝像頭需求增長和技術升級已成趨勢。攝像頭是一種圖像、視頻輸入的光學設備，過去被廣泛的運用於視頻會議、遠程醫療及實時監控等方面。隨著網際網路技術的發展，網絡速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術的成熟並大量用於攝像頭的製造上，現在被廣泛應用於智慧型手機、筆電、安防監控等領域，未來，隨著科技的進步與發展，技術的快速更新迭代，人機互動、智能眼鏡及投影、智能汽車駕駛和安防等領域對精密光學元件的需求將大大增加且維持高速增長，光學攝像頭仍然具有很大成長空間。攝像頭的工作原理是將拍攝對象通過鏡頭（lens），將生成的光學圖像投射到傳感器上(colourimage sensor)，然後光學圖像被轉換成電信號，進行降噪等操作後，電信號再經過模數轉換變為數位訊號，數位訊號經過 DSP 加工處理，再被送到處理器中進行解碼（encoding）處理，最終轉換成我們能夠看到的圖像。
技術升級推動攝像頭種類擴展。攝像頭按照外形以劃分成球面攝像頭，針孔攝像頭，魚眼攝像頭等；而按照焦距可劃分為長焦攝像頭，廣角攝像頭，變焦攝像頭等；按下遊應用可分為數位相機攝像頭，智慧型手機攝像頭，車載攝像頭，安防攝像頭。
攝像頭主要由五部分組成。根據旭日大數據，攝像頭各組成部分功能及成本佔比各不相同，主要包括圖像傳感器（將表面的上鏡頭送過來的光信號轉化成為電信號），在攝像頭組件成本中佔比 52%；鏡頭（收集光線然後將物體成像到圖像傳感器），在攝像頭組件成本中佔比 20%；音圈馬達（推動鏡頭移動實現對焦，通過移動鏡頭可以得到清晰的照片），在攝像頭組件成本中佔比 6%；紅外截止濾光片（過濾多餘的紅外光和紫外光，使得拍攝出來的圖像顏色更加接近我們人眼所看到的顏色），在攝像頭組件成本中佔比 3%；以及最終的模組封裝（將攝像頭零組件整合到一起成為完整的攝像頭），在攝像頭成本中佔比 19%。
國內外企業分庭抗禮。攝像頭各組件生產領域均有中國廠商參與其中，且佔有一席之地。尤其在 CIS、鏡頭、濾光片、模組封裝領域，豪威科技（韋爾股份）、水晶光電、歐菲光等 A 股龍頭企業更是處於國際領先地位，可與外國公司抗衡。
光學攝像頭市場規模不斷增長，手機成核心增長動力。根據 Yole 數據，全球攝像頭行業規模不斷擴大，到 2022 年有望超過 450 億美元，2016-2022 年 CAGR 為 12.2%，行業保持持續穩定增長。從攝像頭下遊應用來看，手機佔據絕對優勢，2019Q4 佔有率超過 80%，是攝像頭行業最為核心的應用領域
手機攝像頭市場規模及需求量齊升。根據中國產業信息網數據，2018-2024 年，手機攝像頭行業規模預計將從 271 億美元增長到 457 億美元，CAGR 為 7.75%；根據 Yole數據，手機攝像頭出貨量也將不斷增長，2019 年出貨量為 44 億顆，預計 2021 年達到75 億顆。
1.2. 攝像頭需求增長刺激上遊光學組件市場擴張
需求增長+技術升級推動手機攝像頭各組件及整體市場規模擴張。根據 Yole 數據，2018-2024 年，CIS 市場規模將從 123 億美元增長到 208 億美元，CAGR 為 9.2%；鏡頭市場規模將從 41 億美元增長到 60 億美元，CAGR 為 6.7%；音圈馬達市場規模將從 23億美元增長到 44 億美元，CAGR 為 11.5%；模組封裝市場規模將從 85 億美元增長到 139億美元，CAGR 為 8.9%；全球手機攝像頭市場規模將從 271 億美元增長到 457 億美元，CAGR 為 9.1%。受益於下遊需求增長及技術升級，從攝像頭各組件到整體都有望迎來高速增長期，行業景氣度持續提升。
1.2.1. CIS 市場產量產值持續攀升
CIS 市場規模和總體出貨量有望不斷走強。目前大部分帶有攝像頭設備使用的都是CIS，根據 Yole 數據，2015-2018 年，CIS 市場規模由 102.48 億美元增長到 154.78 億美元，CAGR 為 10.86%，預計 2024 年達到近 240 億美元，整體規模不斷上升；根據群智諮詢數據，2019 年全球 CIS 出貨量高達 47 億顆，預計 2024 年可攀升至 65 億顆。
市場集中度高，龍頭企業遙遙領先。根據 Yole 數據，CIS 市場集中度較高，CR3為 80.2%，其中索尼佔比 49.2%，三星佔比 19.8%，豪威佔比 11.2%。根據群智諮詢數據，2019 年 CIS 全球出貨量 47 億顆，出貨量前三名分別為索尼（13.2 億顆），三星（7.2億顆），豪威（6 億顆），排名前三廠商出貨量遙遙領先其他廠商，龍頭地位穩固。
1.2.2. 鏡頭市場持續向好，龍頭廠商掌控市場
鏡頭市場規模持續增長，下遊應用佔比穩定。受益於手機、車載、監控等市場的發展，鏡頭市場規模連年遞增，根據中國產業信息網數據，2014-2019 年，全球鏡頭市場規模從 27.55 億美元增長到 67.43 億美元，CAGR 為 16.09%，預計 2021 年可達約 75.64億美元。從下遊應用來看，手機、視頻監控、車載攝像機是三個最大的應用市場，中國產業信息網數據顯示，2014-2021 年，市佔率方面常年保持穩定，其中手機鏡頭佔比72-80%，監控鏡頭佔比 9-13%，車載鏡頭佔比 9-15%。
鏡頭市場集中度高，龍頭廠商出貨量絕對領先。根據中國產業信息網數據，2018年 CR3 為 54%，大立光佔比 35%，舜宇光學佔比 10%，玉晶光佔比 9%。根據旭日大數據的數據，從出貨量上可以看出，201912 單月出貨量上億的僅有大立光和舜宇光學，二者處於行業絕對領先地位。
玻塑混合鏡片有望成為鏡片發展新趨勢。攝像頭鏡片主要分為塑料鏡片、玻璃鏡片和玻塑混合鏡片。雖然塑料鏡片透光率存在一定劣勢，但是由於手機鏡頭需求量大且對成本要求高，塑料鏡片在工藝難度、量產難度、成本等方面優勢便體現出來，因此目前手機鏡頭多以塑料鏡片為主，而手機市場應用佔比 80%以上，這也是龍頭廠商多集中於塑料鏡片的原因。而在安防車載領域，對鏡片透光率要求更高，而對成本相對不敏感，所以更多使用玻璃鏡片。玻塑混合鏡片透光率高於塑料鏡片，量產難度與成本低於玻璃鏡片，且可應用領域更為廣泛，在手機、安防、車載領域均有使用，對於提升相片質量是較優的選擇，因此玻塑混合鏡片有望在未來得到廣泛應用。
1.2.3. 音圈馬達（VCM）市場規模持續增長，市場格局分散
VCM 市場規模及出貨量持續上升。根據 Yole 數據，2016-2019 年，VCM 市場規模從 17 億美元增長到 24 億美元，CAGR 為 9%，預計 2024 年達到 44 億美元；出貨量方面，2016-2019 年，出貨量從 15.2 億顆增長到 23.4 億顆，CAGR 為 11.39%，預計 2024年增長到 40.2 億顆。
VCM 技術壁壘低，市場結構分散。VCM 的技術並不複雜，但由於對靈敏度的要求較高，所以生產時的精度控制是關鍵，這涉及到設計、材料等各個環節的改進。正因為VCM 技術難度並不高，所以全球參與 VCM 產業的廠商有上百家，市場較為分散，根據第一手機界研究院數據，CR3 僅為 44.4%，未超市場的一半，沒有絕對的龍頭，市佔率最大的阿爾卑斯也僅有 17%的分額，市場呈現多寡頭對峙格局。根據旭日大數據，2019年 12 月全球 VCM 出貨量前三的廠商分別為阿爾卑斯（2900 萬顆）、TDK（2700 萬顆）、三星電機（2650 萬顆），但與後續幾名差距不大。
1.2.4. 紅外截止濾光片（IRCF）量價齊升
藍玻璃 IRCF 應用更廣。紅外截止濾光片(IRCF,IR-Cut filter) 是一種允許可見光透過而截止紅外光的光學濾光片。當光線進入鏡頭，折射後可見光和紅外光會在不同靶面成像，可見光成像為彩色，紅外光成像為黑白。當把可見光所成圖像調試好之後，紅外光會在此靶面形成虛像，影響圖像的顏色和質量。IRCF 的生產最關鍵的是鍍膜工藝和鍍膜基材，鍍膜需要保證鍍膜的均勻性和一致性，以藍玻璃為基材鍍膜製成的 IRCF，是採用吸收的方式過濾紅外光，可過濾 630nm 以上波長的光，比較徹底；而以普通玻璃為基材鍍膜所製成的 IRCF 是以反射的方式過濾掉紅外光，可過濾 650nm 以上波長的光，反射光容易造成幹擾，效果差於藍玻璃 IRCF。
市場規模持續增長，IRCF 量價齊升。根據旭日大數據的數據，2016-2019 年全球IRCF 市場規模從 44 億元增長到 68 億元，CAGR 為 11.5%，根據 Wind 數據，全球 IRCF出貨量也在不斷升高，2016 年出貨量 33.2 億片，2019 年攀升至 46.9 億片，同時每片單價從 2016 年的 1.32 元，增長到 2019 年的 1.45 元，IRCF 市場呈現量價齊升的趨勢。
1.2.5. 攝像頭模組市場格局分散，MOB/MOC 新工藝引領未來
攝像頭模組（CCM）技術壁壘低，市場較為分散。攝像頭模組技術壁壘較低，行業入場成本較低，這也導致手機攝像頭模組市場比較分散。根據群智諮詢數據，2019年攝像頭模組市場出貨量 CR3 為 32.7%，第一名歐菲光（12.6%），第二名舜宇光學（11.5%），第三名丘鈦科技（8.6%），整個市場較為分散。根據中國產業信息網數據，2018 年國內手機 CCM 出貨量前三名分別為歐菲光（4.78 億顆），舜宇光學（4.23 億顆），丘鈦科技（2.64 億顆），其餘廠商出貨量都在 2 億顆以下，龍頭廠商有一定領先優勢。
MOB/MOC 是模組封裝技術未來趨勢。模組封裝是將攝像頭零組件整合成為攝像頭的加工過程，手機攝像頭模組主流封裝工藝有 CSP、COB、MOB/MOC 和 FC 四種，其中 CSP 主要用於低端產品，COB 是目前最主流的工藝，MOB/MOC 是 COB 改造升級後的技術，暫時只有少數大廠商在使用，FC 則僅有蘋果在使用。COB 封裝正向 MOB和 MOC 發展，MOB 與 COB 的區別在於底座與線路板一體化，MOB 通過將電路器件包覆於內部，降低了模組厚度，而 MOC 比 MOB 更加先進的地方在於將連接線一起包覆於內部，進一步降低了模組厚度。MOB/MOC 相較 COB，封裝性能更優，並且正在逐漸接近 FC 封裝性能，同時相較於 FC 成本更低，是模組封裝的未來趨勢。
大廠商長期成本優勢顯著，技術更迭市場集中度有望提高。舜宇、歐菲光等較大的模組廠商均使用 COB 技術進行封裝，設備成本高但封裝成本低，屬於高端工藝，長期而言，產品成本較低，有利於企業的長期發展，這是大廠商的顯著優勢，而中小廠商考慮到初始成本和風險規避，大多選擇設備成本較低的 CSP，但由於封裝成本高，屬於低端工藝，長期而言，產品成本相對較高，在下遊要求不斷提升的趨勢下，中小企業在長期競爭中處於劣勢。FC 是蘋果特有的封裝技術，主要是索尼、LG、夏普等廠商在使用，產出的模組厚度最薄但設備成本和封裝成本均較高。在 COB 技術改進後的 MOB、MOC雖然初始成本高，但封裝成本低，模組厚度較薄，對大廠商而言是性價比較高的封裝技術，未來有望取代 COB 和 FC，成為大廠商偏愛的封裝技術。由於新冠病毒疫情和技術更迭的衝擊，中小廠商的生存將愈加困難，未來市場集中度有望逐步提升。
2. 手機攝像頭全面升級，各類創新持續不斷
光學升級，旋律不斷。隨著移動網際網路和智慧型手機興起，QQ、微信、短視頻、直播等應用在消費者當中持續滲透，人們利用手機拍照、錄製視頻並進行分享等相關活動也愈加頻繁，消費者也展現了對手機拍照性能的持續追求，具體體現在圖片色彩豐滿度、照片清晰度、取景廣度、成像立體感、鏡頭變焦能力等各個方面，手機廠商也將光學升級做為重要創新領域。廠商開始為手機搭載多個性能不同的鏡頭來提升拍照性能全面性，如搭載 TOF 鏡頭提升立體感、搭載超廣角鏡頭提升空間感等，通過提高單個鏡頭的像素、增加單個鏡頭鏡片數來提升單鏡頭清晰度，研發潛望式鏡頭來以突破因為手機體積，鏡頭進行光學變焦的限制。2019 年，蘋果推出性能參數為「前置 12MP+後置 12MP廣角主攝+12MP 長焦鏡頭+12MP 超廣角鏡頭」的 iPhone 11 Pro Max,華為也推出性能參數為「前置像素 32、後置 40MP 超廣角主攝+40MP 超廣角+8MP 長焦+TOF 深感攝像頭」的 Mate 30 Pro，我們認為，光學升級不會停止，多攝趨勢、單鏡頭升級、潛望式鏡頭變焦以及 TOF 鏡頭的應用將成為光學賽道持續景氣的主要動力。
2.1. 多攝勢不可擋，拉動鏡頭整體需求
鏡頭的量變造就圖像的質變，多攝成行業趨勢。受限於手機外觀、硬體，單個手機鏡頭難以像相機鏡頭一樣，在測距、變焦、感光等方面同時具備較好的性能。於是手機廠商另闢蹊徑，在手機上另外搭載一個不同性能的鏡頭同時拍照，利用手機上的算法將兩張圖片融合成一張圖片，以華為 P9 的彩色鏡頭+黑白鏡頭組合為例，彩色鏡頭主要拍攝整體彩色畫面，黑白鏡頭主要負責捕捉更多細節，最後合成的照片畫質更棒，細節更清晰。隨著廣角、長焦、超感光等鏡頭的研發，手機上可以搭載更多種類的鏡頭，三攝、四攝、五攝陸續出現，各種鏡頭組合方案百花齊放，多攝已成為行業趨勢。
手機多攝趨勢明顯，滲透率有望超 6 成。出於手機拍照的追求，單機鏡頭配置數量增長，更多的手機將會配置三個或四個鏡頭。根據 IDC 數據，2018-2021 年，安卓手機的雙攝滲透率在 2019 年達到 53%，之後將開始下降，到 2021 年將下降至 31%，但三攝與四攝的滲透率將迅速上升，2021 年分別為 45%和 16%。蘋果的多攝滲透率和安卓系有同樣的規律，雙攝 2019 年後開始下降，多攝滲透率逐步提升，預計 2021 年蘋果三攝、四攝滲透率分別為 50%和 10%。不難看出，安卓系和蘋果多攝滲透率都將在 2021 年超過 60%，多攝手機在未來將佔據絕對主導地位。
前置 3D 攝像有望增加。根據 IHS 數據，2018-2021 年，前置單攝鏡頭、雙攝鏡頭出貨量基本穩定不變，而 3D 鏡頭出貨量將 0.85 億顆增長 2.7 億顆，其佔比也由 5.65%升至 15.64%。
後置多攝出貨增長，行業維持高景氣度。根據 IHS 數據，2018-2021 年，後置單攝鏡頭出貨量將從 8.53 億顆大幅降至 1.31 億顆，後置雙攝鏡頭出貨量變動不大，後置三攝鏡頭、四攝鏡頭以及 3D 鏡頭出貨量將分別從 0.21/0/0.01 億顆分別增至 4.62/2.18/1.85億顆。後置三攝、四攝鏡頭以及 3D 鏡頭出貨佔比分別將從 1.48%/0.00%/0.07%分別增至28.15%/13.28%/11.27%。
手機存量市場下，光學升級推動鏡頭需求量穩定增長。根據 IHS 數據，2018-2021年，全球智慧型手機出貨量將從 14.17 億部增長至 14.56 億部，CAGR 為 0.91%；全球智慧型手機鏡頭需求量將從 35.47 億顆升至 56.50 億顆，CAGR 為 16.79%。經過我們計算，平均每部智慧型手機鏡頭數將從 2.50 顆升至 3.88 顆，CAGR 為 15.78%，說明在人口紅利消失，手機進入存量時代下，單機平均鏡頭數仍然將保持穩健增長，手機多攝增加已然成為趨勢。
2.2. 單鏡頭多元化升級，CIS 及鏡片有望充分受益
像素是手機廠商鏡頭升級的重要方向。像素是攝影的基礎，像素越高，照片解析度就越大，鏡頭對畫面的解析能力就越強。根據 Yole 數據，2017 年$200 以上價位的手機中，8-13MP、13-20MP 像素的攝像頭成為主流，兩者佔比合計達到 90%，手機千萬像素成為普遍現象。2015-2019 年，華為手機前置、後置像素同步升級，前置主攝像素自8MP 升至 32MP，後置主攝像素自 13MP 升至 40MP,2019 年推出的 Mate 30 Pro 搭載前置 32MP，後置廣角雙 40MP+長焦 8MP+TOF 四攝鏡頭，而小米新推出的 CC9 Pro 前置像素達到 32MP，後置主攝像素達到 108MP，像素成為手機的重要賣點，也是手機的關鍵參數，未來升級化趨勢不可避免。
高像素時代下，CIS 為攝像頭行業首選。成像過程中，手機鏡頭先捕捉畫面，轉化成電信號，再由圖像傳感器將電信號轉化成數位訊號，經過 DSP 處理後，再形成圖片，圖像傳感器在其中的作用至關重要。圖像傳感器可分為 CCD（電荷耦合器件）和 CMOS（互補金屬氧化物半導體）傳感器（CIS）兩種。CCD 靈敏度高、解析度高、噪音小，但是 CIS 能耗低、體積小、重量輕、集成度高、價格低，而且經過像素與 CMOS 的迭代升級，在高感光度下也能有很好的成像質量，所以 CIS 已成為攝像頭首選方案。
高像素 CIS 出貨量激增。隨著高像素鏡頭用量增加，與之匹配的高像素 CIS 出貨量也同步上升，根據 Yole 及觀研天下數據，2013-2019 年，5MP 及以下的 CIS 出貨量自21 億個降至 7 億個，13MP 像素及以上的 CIS 出貨量自 6 億個大幅增長至 39 億個，高像素 CIS 出貨量迅速提升。
鏡片數逐步拉升，6P 向 7P、8P 演進。當光線通過鏡頭的鏡片時，鏡片可以過濾雜光，鏡頭片數提升，圖像對比度與解析度越高，成像越清晰、真實；另外，受限於手機攝像頭模組體積，鏡頭移動範圍與焦距較短，可利用多鏡片鏡頭去模擬超短焦距的鏡頭，為了優化成像效果，鏡頭將有望從目前主流的 6P 鏡頭向 7P、8P 鏡頭演進。根據華經產業研究院數據，2018 年中國智慧型手機中，35.6%的智慧型手機主攝像頭鏡片為 5P 鏡頭，64.3%的手機主攝為 6P 鏡頭，0.1%的手機主攝為 7P 鏡頭。2018 年推出的 OPPO R17 Pro、2019 年推出的小米 9 透明探索版、華為 P30 Pro 等都已搭載 7P 鏡頭，2019 年小米發布的 CC9 Pro 還是首款使用 8P 鏡頭的手機。
玻塑混合鏡頭突破瓶頸，有望應用於主流高端機型。目前常見的攝像頭有塑料鏡片和玻璃鏡片，塑料鏡片成本低、易批量生產，成為手機鏡頭的主流，但其成像清晰度有限，失真率過高，難以跟上目前手機攝像頭超高像素趨勢。玻璃鏡片性能更好，但其量產難度大，生產成本高，難以在手機領域廣泛應用。為了讓圖像更加清晰真實，目前已發展到 8P 鏡頭，但鏡片太多，鏡頭厚度會相應增加，不利於手機輕薄化，而且塑料鏡片清晰度有限，太多塑料鏡片也會提高失真率，此時玻塑混合鏡片的出現突破了性能瓶頸。玻塑混合鏡頭將塑料鏡片和玻璃鏡片混合使用，成像清晰度比塑料鏡片高，成本也介於塑料鏡片與玻璃鏡片之間，6 片塑料鏡片+1 片玻璃鏡片組成的玻塑混合鏡頭成像效果與 8 片塑料鏡片相當，但其鏡片數少，鏡頭厚度有所改善，所以玻塑混合鏡頭有望應用於主流旗艦機型。
2.3. 潛望式鏡頭解決光學變焦瓶頸，有望成市場主流
傳統手機鏡頭變焦方式難以滿足遠景拍攝。變焦可以理解為使物體在圖像中顯示的效果變得更近或更遠，通過放大可以讓我們通過更近的距離拍攝目標，而縮小則可以拍攝到更廣闊的空間。手機變焦主要分為光學變焦、數碼變焦與混合變焦。光學變焦通過改變鏡頭間的距離實現變焦，效果較好，但受限於手機厚度。數碼變焦是對原有畫面進行場景切割，會將像素放大，照片的質量有明顯的降低，通常利用 AI 算法彌補缺陷。混合變焦結合光學變焦、數碼變焦以及軟體算法，當變焦需求超過鏡頭的物理極限時，就可以從光學變焦切換成數碼變焦，實現更好的效果，但還是受限於手機厚度。在手機輕薄化趨勢下，清晰的光學變焦倍數與混合變焦倍數非常小，數碼變焦倍數較大，但清晰度有限。
潛望式鏡頭實現高倍清晰變焦。潛望式鏡頭是將長焦鏡頭橫向排列，與廣角鏡頭形成垂直布局，利用稜鏡折射實現成像，能夠在保證手機薄型外觀的同時，大幅增加攝像頭焦距，但鏡頭色散抑制是難點，這就對稜鏡的折射透光率、擺放精度要求非常高。
多款手機已搭載潛望式鏡頭,未來市場前景廣闊。目前華為 P30 Pro/P40 Pro/P40Pro+、OPPO Reno 系列、Vivo X30 已搭載潛望式鏡頭。華為 P30 Pro/P40 Pro/P40 Pro+利用潛望式鏡頭，大幅降低四攝模組的厚度，實現 5-10X 光學變焦，遠超傳統的 2-3 倍光學變焦，可以清晰地拍攝更遠處的場景。根據群智諮詢數據，預計 2020 年全球配備潛望式鏡頭智慧型手機的出貨量將達到 0.83 億部，2023 年出貨量有望突破 4 億部，潛望式鏡頭成為光學變焦升級的一個重要方向。
2.4. 手機 TOF 開啟深度視覺新形態
2.4.1. 結構光與 TOF 成為 3D Sensing 主流
3D 結構光藉助蘋果打開消費電子市場。2017 年 9 月，蘋果發布首款全面屏手機iPhone X，支持面部識別，開啟生物識別新潮流。3D 結構光方案也由此打開消費電子市場。目前 3D 人臉識別仍然是高端手機的必備配置。2019 年發行的 iPhone11 系列和華為Mate 30 Pro 均採用了 3D 人臉識別和解鎖方案，售價均在 5000 元以上。3D 人臉識別不僅用於手機解鎖，還可以用於人臉支付，誤識率低於百萬分之一，反應時間僅 40ms，生成結果高度可靠。自蘋果發布搭載結構光 3D Sensing 功能後，安卓陣營逐步推廣 3DSensing 功能，手機 TOF（Time of Flight）鏡頭配置應運而生。
手機後置 TOF 運用和交互場景運用帶動 TOF 滲透率提升。前置 3D 結構光方案主要被蘋果採用，安卓端由於產業鏈尚不成熟，導入十分困難，後置 TOF 方案成為安卓廠商重點突破的方向，TOF 鏡頭是深度攝像頭的一種，利用飛行時間進行測距。2018年 8 月，OPPO 率先推出後攝中搭載 TOF 鏡頭的 R17/R17 Pro 兩款手機，通過採集景深數據實現細膩的背景虛化效果，隨後華為、Vivo 等手機品牌也在後置模組中搭載 TOF鏡頭，用於增強拍攝效果，還在 3D、AR 等交互應用上進行延伸。2019 年，主流安卓手機廠商均推出了配置 TOF 鏡頭的手機機型，同時這種配置正在走向中低端機型，未來安卓手機廠商的 TOF 滲透率將進一步提升。
實現 3D Sensing 的技術有三種：雙目立體成像、結構光和 TOF。其中結構光技術最為成熟，已經大規模應用於工業 3D 視覺領域，TOF 則由於自身特性快速在手機等移動終端加以應用。
1）雙目立體視覺是基於視差原理，並利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法；
2）結構光技術原理是在雷射器外放置一個光柵，雷射通過光柵進行投射成像時會發生折射，從而使得雷射最終在物體表面上的落點產生位移。當物體距離雷射投射器比較近的時候，折射而產生的位移就較小；當物體距離較遠時，折射而產生的位移也就會相應的變大。這時使用一個攝像頭來檢測採集投射到物體表面上的圖樣，通過圖樣的位移變化，就能用算法計算出物體的位置和深度信息，進而復原整個三維空間；
3）TOF 技術通過向目標發射連續的特定波長的紅外光線脈衝，再由特定傳感器接收待測物體傳回的光信號，計算光線往返的飛行時間或相位差，從而獲取目標物體的深度信息。
目前主流應用技術為結構光與 TOF。結構光與 TOF 技術由於原理差異，應用領域也不相同。結構光由於測距較近、對照明系統要求較高，適用於安全性要求高而測量距離較近的場景，比如人臉識別、AOI 檢測等，蘋果是目前結構光技術應用的主力軍，預計未來蘋果新機在前置將繼續延用結構光方案。而 TOF 憑藉其不容易受外界光幹擾、刷新響應速度快的特性適用於測量遠距離場景，除了手機之外應用範圍廣泛，比如 3D建模、遊戲、汽車導航、AR 等，未來 TOF 在單部手機上的應用也會增多，目前華為Mate30 Pro 機型已經配置前後 TOF 鏡頭，單機光學價值量大幅提升。
2.4.2. 後置 TOF 鏡頭將成為標配
蘋果發布 TOF 新機將推動 TOF 技術應用進程。根據 DigiTimes 報告，2020 年發布的 iPhone 將搭載 ToF 傳感器。近期受新冠疫情影響，手機終端及供應商上下遊市場遭受重創，手機市場出貨量衰退，TOF 訂單也由此受到影響。但對 TOF 市場而言，隨著下半年蘋果發布 TOF 新機，TOF 技術應用將迎來拐點，蘋果在手機市場上具有重要的地位，後期的 TOF 應用將會受蘋果影響變得更加成熟和普及。根據 IDC 和旭日大數據的預測，預計 2020 年配置 TOF 的手機出貨量有望達到 1.48 億部，2021 年將達到 2.67億部。
5G 時代搭載 TOF 鏡頭將成為未來趨勢。從人臉識別到 AR/VR 虛擬實境，TOF 有望接力結構光，帶來手機產業的全新升級，前置人臉識別+後置虛擬實境功能可能成為手機下一個發展趨勢。對手機來說，TOF 比結構光更適合於 3D 視覺成像技術。TOF 前置鏡頭也能應用於面部識別解鎖，加上 TOF 自身的優良特性，用戶體驗好，而且 TOF成本較低，應用範圍更廣，更為手機廠商所青睞，越來越多的廠商開始嘗試後置攝像頭TOF 方案。5G 商用為手機 3D 視覺的應用迎來新的發展機遇。在 5G 技術的支持下，TOF鏡頭將會逐步運用以滿足 VR/AR 遊戲場景等需求，5G 時代搭載 TOF 鏡頭將成為趨勢。根據 Techno Systems Research 數據，2019 年採用 TOF 的智慧型手機滲透率為 3%，到 2023年滲透率有望突破 30%，成為中高端機型的標配。
2.4.3. dToF 性能優越，5G AR 大潮下有望成為市場主流
iTOF 和 dTOF 原理各不相同。雷射雷達發射的光波存在兩種調製方式：直接飛行時間（dToF）測量和間接飛行時間（iToF）測量，dToF 和 iToF 的原理區別主要在於發射和反射光的區別。dToF 即直接發射一個光脈衝，之後測量反射光脈衝和發射光脈衝之間的時間間隔，就可以得到光的飛行時間。而 iToF 發射的並非一個光脈衝，而是調製過的光，由於接收到的反射調製光和發射的調製光之間存在相位差，通過檢測該相位差就能測量出飛行時間，從而估計出距離。
SPAD+TDC 是 dTOF 成敗關鍵。在具體的實現上，dToF 相較於 iToF 來說難度要大很多。dToF 的難點在於要檢測的光信號是一個脈衝信號，因此檢測器對於光的敏感度比需要非常高。常見的 dToF 傳感器實現是使用 SPAD（single-photon avalanche diode，單光子雪崩二極體）。此外，從讀出電路來看，dToF 需要能分辨出非常精細的時間差（通常使用 time-to-digital converter，TDC 來實現）。例如如果需要實現 1.5cm 的測距精度，則 TDC 的解析度需要達到 10ps，這並不容易。總體而言，dTOF 擁有響應快、功耗低、精度高等優勢，未來有望成為 TOF 主流技術趨勢
dToF進一步提升 AR體驗。目前蘋果 iPad Pro 用的是dToF技術，而華為 Mate30 pro、vivo NEX 等手機採用的是 iToF 技術。安卓手機利用 iToF 技術主要是提升照片的立體感，如華為 Mate30 pro 的 ToF 鏡頭可精準定位物體深度信息，攝影時成像立體分明，錯落有致。而 2020 款 iPad Pro，使用了一顆雷射雷達 dToF 鏡頭，AR 體驗的精準度、流暢度將大大提高，功耗也會大幅降低，助力了 iPad Pro 展示在 AR 方面強大的應用，例如，Apple Arcade Hot Lava 遊戲中，iPad Pro 可以更快更準確地為客廳建模以生成遊戲表面。
催生 5G 時代 AR 殺手級應用，dToF 有望成為主流。隨著 5G 網絡逐步普及，VR/AR顯示延遲將得到完美解決，在 5G 網絡的加持之下，VR/AR 將應用在娛樂遊戲、醫療、國防軍事、航空航天、智慧城市、裝備製造、電視直播等眾多領域中，誰能抓住 VR/AR，誰就能在 5G 時代大放異彩。dToF 的相對於 iToF 測量精準、解析度高、響應快、功耗低、抗幹擾能力強，技術優勢非常明顯，是進化版的 ToF 鏡頭，可以配合更多 AR 應用，未來有望以其技術優勢在應用層催生 AR 殺手級應用，在 5G 浪潮下推動 AR 產業快速發展。與此同時 AR 的普及也將推動 dToF 的廣泛使用，成為未來 TOF 技術主流趨勢，也為 TOF 鏡頭自身上遊供應鏈帶來新的機遇。
3. 全面屏+5G 推動光學新市場擴張
3.1. 全面屏時代屏下指紋識別開啟新解鎖方式
3.1.1. LCD 光學屏下指紋有望 2020 年量產
指紋識別是生物特徵識別技術中的一種。生物特徵識別技術是指利用人體的生理特徵或行為特徵來進行個人身份鑑定，可用的生物特徵識別技術有指紋、人臉、聲紋、虹膜等。其中，指紋識別在生物特徵識別技術中應用較為廣泛。近年來，指紋識別技術逐步應用到智慧型手機上，成為支持手機解鎖、在線支付的重要技術之一。
屏下指紋方式興起。如今，由於手機全面屏技術的突破，屏下指紋應運而生。屏下指紋技術(Fingerprint on Display, FOD)，是指在屏幕玻璃下方完成指紋採集並完成識別的新技術，主要利用光學、超聲波等穿透技術，穿透各種不同的材質，從而達到識別指紋的目的。屏下指紋識別比較穩定，可以較大程度地降低手指汙垢、油脂以及汗水對解鎖的影響。屏下指紋主要有兩種：光學屏下指紋和超聲波屏下指紋。光學屏下指紋抗環境光幹擾性強，但是指紋識別容易受汙漬影響；超聲波屏下指紋識別抗汙漬能力較強，但成像質量低，識別率也有待提升。
光學屏下指紋有望大規模應用於 LCD。光學屏下指紋目前大部分是用在 OLED 屏幕上，其原理是當用戶按壓 OLED 屏幕後，OLED 產生的光線會照射手指紋理，然後光線再反射到屏幕下的指紋識別傳感器上，產生指紋圖像，進而與資料庫進行對比分析，最終識別指紋。目前光學屏下指紋識別技術成熟，是屏下指紋識別的主流。智慧型手機使用的光學屏下指紋放棄了傳統光學系統，改用手機屏幕作為光源，因此自發光的 OELD屏幕一直是光學屏下指紋的選擇。但在 2019 年，LCD 屏下光學指紋方案有所突破。2019年 4 月底，國內廠商阜時科技展示了 LCD 屏的屏下指紋解鎖方案，之後友達宣布推出全球首款全屏幕光學指紋識別LCD屏幕，同年6月京東方副總裁劉曉東表示京東方LCD屏下光學指紋感測技術已研發成功。2020 年初，匯頂科技 CEO 張帆表示公司將在今年實現 LCD 屏下光學指紋方案的量產。
3.1.2. 光學屏下指紋識別規模不斷提升
屏下指紋識別應用規模顯著擴大。以智慧型手機為例，智慧型手機呈現全面屏趨勢，若採用電容式指紋識別方式，會造成手機設備外觀的影響，近年來傳統電容式指紋識別方式在手機上的應用佔比快速下降，屏下指紋識別佔比不斷提升。根據 Trendforce數據，2018 年屏下指紋識別在指紋識別中的佔比僅為 4%，2019 年上升至 23%，到 2022年有望達到 50%。
全面屏需求驅動光學指紋滲透率提升。目前，光學指紋識別產業鏈成熟，供應商數量較多。光學式屏下指紋識別憑藉其技術優勢、成熟的供應鏈和良好的用戶體驗，取得了大部分的市場份額。根據 Trendforce 數據，2019 年屏下指紋識別中，光學佔 82%，超聲波佔 18%。當下，全面屏手機已經成為智慧型手機選擇的主流，隨著光學屏下指紋識別技術的進一步成熟，成本會快速下降，運用光學屏下指紋方案的手機廠商會逐步增多。同時，隨著 2020 年 LCD 屏下指紋識別方案量產，光學屏下指紋技術將會下沉到千元機的市場，滲透率將會得到快速提升。根據 IHS Markit 數據，2019 年光學式指紋識別模組的出貨量為 1.8 億顆，2021 年出貨量有望超過 2.8 億顆。
光學屏下指紋識別將成為指紋識別主流。根據 CINNO Research 預測，2024 年全球支持屏下指紋解鎖的手機出貨量將達到 12.6 億部，對應 2019-2024 年 CAGR 為 89%。目前，光學式屏下指紋識別技術相對成熟，產業鏈內有眾多供應商，市面上大部分全面屏手機運用的都是屏下光學指紋識別解鎖方案，代表品牌有華為 P30 與 Mate30 系列、小米 9 系列等。隨著相關技術和產業鏈進一步完善，加上 LCD 屏下指紋識別方案有望在 2020 年實現商用突破，量產可期，光學屏下指紋成本會大幅降低，加速滲透市場。我們預計在未來光學屏下指紋識別都將是市場主流，有望佔據市場絕對優勢。
3.2. ADAS 滲透率提升，車載鏡頭市場空間廣闊
車載攝像頭應用廣泛。光學鏡頭在汽車領域應用廣泛，攝像頭可將外部環境中車輛、行人、道路標誌等相關信息進行及時反饋。自 2012 年以來，車載攝像頭應用進入快速成長階段，如車載攝像頭取代後視鏡，在座艙內通過液晶顯示屏同步顯示車身周圍環境，保證安全駕駛。車載攝像頭配合雷達、紅外線等構成汽車輔助駕駛系統，包括倒車輔助影響，行車監控錄像等，為駕駛者提供更為全面的安全保障
車載鏡頭是自動駕駛功能實現的必備傳感器。智能駕駛旨在通過人工智慧、全球定位、雷達監控等技術支持，輔助或替代人類直接參與到機動車輛的駕駛過程。其中，高級駕駛輔助系統（ADAS）是自動駕駛的主流發展趨勢，這一系統將通過安裝在車身上的雷射雷達、單/雙目攝像頭等多種傳感器，收集行車過程中外部環境數據，結合導航儀地圖，運用算法加以系統性運算和分析，做出相應行為判斷並及時告知駕駛者，保障汽車安全駕駛。隨著汽車駕駛自動化發展，特別是 ADAS 滲透率提高，車載鏡頭成為 ADAS車道偏離預警、交通標誌識別等眾多功能實現的必備傳感器組件。根據安裝位置的不同，可分為前視、後視、環視、側視、內置五種，將與雷達等其他車載傳感器共同作用，感知汽車行駛過程中的環境變化，進行動態、靜態物體識別、偵測及追蹤，從而預先告知駕駛者潛在風險，以提升駕駛的安全性及舒適性。
智能駕駛將驅動車載鏡頭需求增長。一般來說，ADAS 系統功能完整實現需要單車配備至少 6 個攝像頭，隨著自動駕駛化程度提升，將驅使車載攝像頭數量增長。目前特斯拉 Autopilot2.0 使用 8 顆攝像頭,其中包括 3 個前視、3 個後視及 2 個側視，索尼首次對外公布的智能汽車產品「VISION-S」在車身內外嵌入 33 個傳感器，其中包括 12 個車載攝像頭，為駕駛者提供全景影像，以全方位保證車輛行駛安全。自動駕駛技術將有效促進駕駛安全，美國、日本等多國政府鼓勵安裝 ADAS 系統，進而加速 ADAS 技術滲透，車載攝像頭需求將保持強勁，加之汽車市場規模基數較大，車載鏡頭市場規模將進一步提升。根據 IHS 及智研諮詢數據， 2014-2020 年，全球車載攝像頭出貨量將從 2800萬枚增長到 8277 萬枚，CAGR 將達到 16.75%，2015-2020 年，車載攝像頭市場規模將從 78 億元增長到 171 億元，CAGR 為 13.98%。
3.3. 光波導成為 AR 成像主流技術，AR 有望向 C 端普及
AR/VR 終端產品類別多樣，一體機將成為發展方向。增強現實技術（AugmentedReality,簡稱 AR）是一種實時計算攝影機影像位置及角度，通過結合圖片、視頻、3D 模型等在屏幕上實現虛擬環境和現實世界結合互動的技術；虛擬實境技術（Virtual Reality,簡稱 VR）則可以通過計算機仿真系統模擬虛擬世界，提供交互式的三維實景和實體行為，以便於用戶沉浸環境中進行體驗。目前，市場上的 AR/VR 產品大致可分為移動端頭戴顯示設備、外接式頭戴設備及一體機式頭戴設備三類，其中移動端頭戴設備生產成本低，使用門檻低，是入門體驗級 VR 產品；外接式頭戴設備依靠外接設備為用戶呈現高沉浸感 VR 效果及極佳的體驗感，是目前市場上的主流 VR 產品；一體式頭戴設備兼顧性能和輕便性，對生產工藝技術要求較高，是未來 AR/VR 產品發展的主要方向。
5G 浪潮推動萬物互聯，AR/VR 發展迎新機。隨著 5G 時代到來，AR/VR 產業將進入新的發展階段。目前，因受到通訊技術限制，AR/VR 產品存在動作延遲、解析度較低，易產生暈眩感等問題，5G 通訊建設後，高帶寬、傳速快、低時延的網絡特性將為消費者帶來全新用戶體驗。同時，藉助於高速穩定的網絡，5G+雲渲染技術將提升圖像渲染解析度。華為 Cloud AR/VR 可以使得虛擬圖像的生成從本地移動到雲端，使終端使用更加操作簡單，依託於雲端的強大數據存儲和計算處理能力，將減少 VR/AR 產品對高性能 CPU 的依賴，從而降低使用成本，促進 AR/VR 的廣泛應用。
微型顯示器和光學元件組合是 AR 眼鏡成像關鍵。一般來說，對於 AR/VR 等智能眼鏡的硬體部分由近眼顯示（NED）、應用處理系統（AP）、外觀設計等構成,其中近眼顯示(Near-eye Display,簡稱 NED)是 AR/VR 硬體設備的核心所在，旨在將顯示器上的像素通過光學元件成像，形成虛像並投射在人眼中。其中，AR 相比於直接顯示虛擬圖像的 VR 技術來說，因其成像系統不能擋在視線前方，需要實現透視，所以需要多加一組光學組合器以「層疊」的形式，將虛擬信息和真實場景融為一體。目前，AR 眼鏡的顯示系統多為包括 LCOS、LBS、Micro OLED 等微型顯示屏和稜鏡、自由曲面、光波導、Birdbath 等光學元件的組合，這些光學元件是決定 AR 眼鏡成像效果的關鍵。
視場角大小和體積的之間的矛盾是 AR 眼鏡技術痛點。AR/VR 設備成像質量不僅取決於微型顯示屏的解析度，也會受到近眼光學設計的影響，包括視場角（Field of View，簡稱 FOV）、眼距（Eye Relief）、眼動範圍（Eye Box）等。視場角大多不超過 30 度，近兩年有新的技術突破，AR 眼鏡成像時，視場角 FOV 越大，虛擬圖像越大，沉浸感越強，然而，市面上的 AR 眼鏡無論是採用稜鏡還是自由曲面的組合方案都面臨著的視場角越大，光學鏡片越厚的技術痛點，平衡視場角大小和設備體積的之間的矛盾是 AR 眼鏡亟需解決的技術問題
光波導「全反射」無損成像成為主流技術，推動 AR 在 C 端普及。光波導技術包括耦入、波導、耦出三部分，可將光線耦合進入玻璃基地，並通過「全反射」原理傳輸至眼前方釋放，實現視場摺疊和復原，保證光線無損傳輸。光波導的無漏損傳輸和高穿透性在實現了輕薄光學鏡片的同時，亦可為用戶提供較大的 FOV，保證眼鏡成像清晰。此外,光波導是獨立於成像系統而存在的單獨元件,可將顯示屏和成像系統移到額頭頂部或其他位置,減少對用戶的視線阻擋,優化設備佩戴感受。因此，光波導技術逐漸被視為滿足 AR 眼鏡成像需求的主流解決方案，有望促進 AR 眼鏡向 C 端普及。
AR/VR 有望成為 5G 最終受益端。目前 VR 產業逐漸步入高速發展階段，產品形態基本成型，成像畫質逐漸提升，用戶體驗不斷優化。5G 通訊網絡高速傳送及雲渲染技術有望推動 AR/VR 產品技術進一步更迭，刺激市場需求增長。根據 IDC 數據，2021 年全球獨立 AR 及 VR 硬體出貨量將分別達到 2700 萬件、7200 萬件。而賽迪顧問數據顯示，截止 2021 年，我國 AR/VR 市場規模將達到 544.5 億元，同比增長 95.2%，AR/VR有望成為 5G 最受益終端。
4. 投資建議
4.1. 投資觀點
新冠病毒疫情對製造業銷量造成重大影響，也給光學廠商帶來了挑戰，各大光學廠商之間的差距也逐漸突顯出來。光學大廠在復工、資金、招聘方式、業務布局等方面處理措施顯著優於中小廠商，低復工率進一步使中小廠商陷入困境，這可能會導致大廠與中小廠間差距進一步擴大，疫情結束後，攝像頭行業洗牌將提速，行業集中度有望進一步提升。
技術創新升級疊加多應用領域需求增長推動光學行業景氣度全面提升。由於用戶對手機攝像性能要求不斷提高，手機攝像頭技術不斷創新升級，未來將逐漸向多攝、CIS高像素、7P/8P、玻塑混合、潛望式鏡頭、3D Sensing TOF 等多方向發展。其他應用方面，全面屏興起及 LCD 屏下技術突破，推動光學屏下指紋市場需求大幅增長；ADAS滲透率提升，車載鏡頭未來市場空間廣闊；5G 背景下光波導「全反射」無損成像技術平衡了視場角大小和設備體積的之間的矛盾，將促進 AR 在 C 端大範圍普及。
4.2. 重點企業分析（詳見報告原文）
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：東吳證券）
如需報告原文檔請登錄【未來智庫】。