Table_Title 潜望式镜头 行业专题研究 潜望式镜头 ，带你看更远的风景 2020 年 05 月 14 日 Table_Summary 【 投资要点 】 潜望式镜头开启智能手机高倍变焦之旅 ，主要安卓厂商纷纷跟进 。 为推动手机摄像头性能进一步向数码相机靠近，手机厂商 引入潜望式长焦镜头， 实现手机摄像头变焦倍数的提升 。 2019年 3月 和 4月 ，华为和 OPPO分别推出 其首款搭载潜望式镜头的智能手机， 通过“超广角 +广角 +长焦”的三摄方案进行接力变焦 ， 可实现 10倍混合光学变焦。对于目前厚度不到 10mm的智能手机来说，搭载 数码相机 中 100mm以上的长焦镜头显然是不可能的， 潜望式镜头是提高手机摄像头变焦倍数的关键因素 。 潜望式镜头平行于手机背面放置，即 CMOS传感器与手机背面垂直， 使得手机 可容纳的镜头组长度大幅提高， 从而镜头焦距提升，再 通过增加棱镜 模块 使进入摄像头的光线弯曲 90° 后 进入镜片组和图像传感器中。 在华为和 OPPO后， vivo、三星和小米也相继发布搭载潜望式镜头的旗舰机型。 苹果 目前还未推出相关机型， 或因为目前的潜望式镜头变焦效果还并 不完善。 未来随着技术方案进一步成熟，苹果也有望跟进该技术。 潜望式镜头今明两年有望迎来爆发。 目前搭载潜望式镜头的智能手机均为旗舰机型，参照三摄的渗透过程，我们认为随着潜望式镜头的成本逐步下降，未来中低端机型也有望逐步搭载较低规格的潜望式镜头，今明两年潜望式镜头出货量有望迎来爆发。目前售价仅 2099元的小米 10青春版已经打响头阵， 成 为首部搭载潜望式镜头的中端机型。据群智咨询数据， 2019 年全球搭载潜望式镜头的智能手机出货量约 1500万部， 预计 2020年 可 达到 8300万部， 2023年有机会突破 4亿部。 棱镜、镜头、 VCM 及组装环节迎来增量。 潜望式摄像头的零部件主要包括棱镜模块、镜头、 VCM 、 CMOS传感器和滤光片，相比普通摄像头增加了棱镜模块。对于镜头环节，潜望式摄像头的镜头需要更高的透光率和更小的体积，因此需要重新设计。对于 VCM环节， 镜头 焦距越长，对防抖要求越高，从而 VCM的设计也更加复杂。对于 CMOS环节，由于摄像头模组体积的限制，潜望式镜头的 CMOS 规格相对较低。最后对于组装厂商来说，包含潜望式摄像头的三摄模组对一致性要求更高，因此对模组厂商要求也更高。因此对于供应链来说，潜望式镜头主要在棱镜、镜头、 VCM 和组装环节带来增量。 国内厂商在棱镜、镜头和模组环节占据一定优势，在 VCM和 CMOS环节仍处于追赶阶段。 Table_Rank 强于大市 （维持） Table_Author 东方财富证券研究所 证券分析师：何玮 证书编号： S1160517110001 联系人：马建华 电话： 021-23586480 Table_PicQuote 相对指数表现 Table_Report 相关研究 疫情对电子行业景气度影响有限，建议关注被错杀的优质个股 2020.02.06 大基金一期投资硕果累累，二期蓄势待发 2019.12.31 TOF 有望成为 3D 感测主流方案 2019.12.31 封测行业复苏在即，先进封装需求强劲 2019.12.27 5G 助力云 VR 规模化，视频业务率先落地 2019.12.26 -4.60%17.32%39.24%61.15%83.07%104.98%5/13 7/13 9/13 11/13 1/13 3/13 5/13电子设备 沪深 300Table_Title1 行业研究 /电子设备 / 证券研究报告 挖掘价值 投资成长 敬请阅读本报告正文后各项声明 2 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 【配置建议】 建议关注潜望式镜头产业链 的棱镜、镜头、 VCM 及模组厂商 ； 谨慎看好棱镜零部件供应商水晶光电（ 002273.SZ），看好摄像头模组龙头厂商欧菲光（ 002456.SZ），建议关注模造玻璃龙头公司联创电子（ 002036.SZ）。 【风险提示】 疫情持续影响全球智能手机出货量； 潜望式镜头渗透速度不及预期 ； 部分零部件技术替代风险。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 3 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 正文目录 1.潜望式镜头开启智能手机高倍变焦之旅 . 5 1.1.手机摄像头变焦发展史 . 5 1.2.主要安卓厂商均推出相关产品，技术成熟后苹果有望跟进 . 11 2.潜望式镜头今明两年有望迎来爆发 . 16 3.棱镜、镜头、 VCM及组装环节 迎来增量 . 17 3.1.产业链全景图 . 17 3.2.棱镜模块 . 19 3.3.音圈马达（ VCM） . 20 3.4.镜头 . 21 3.5.图像传感器（ CIS） . 23 3.6.模组 . 23 4. A股推荐标的 . 24 4.1.水晶光电 . 24 4.2.联创电子 . 25 4.3.欧菲光 . 27 4.4.推荐标的盈利预测及估值 . 28 5. 风险提示 . 28 图表目录 图表 1：光学变焦和数码变焦原理对比 . 5 图表 2：光学变焦成像效果 vs数码变焦成像效果 . 5 图表 3：三星可伸缩 镜头智能手机 S4 Zoom . 6 图表 4：三星可伸缩镜头智能手机 K Zoom . 6 图表 5：历史推出的搭载潜望式镜头，具备真正光学连续变焦功能的智能手机. 6 图表 6：常见的图像传感器尺寸 . 7 图表 7： “ 彩色 +黑白 ” 双摄方案成像效果 . 8 图表 8： “ 广角 +长焦 ” 双摄方案成像效果 . 8 图表 9：镜头按视角分类 . 8 图表 10：等效焦距定义 . 9 图表 11：华为 P30 Pro摄像头组成 . 9 图表 12： OPPO Reno 10倍变焦版摄像头组成 . 9 图表 13： 华为 P30 Pro的变焦原理 . 10 图表 14：潜望式镜头光路原理图 . 10 图表 15：近几年发布的搭载潜望式镜头的智能手机 . 11 图表 16：苹果 三镜片折叠镜头系统专利示意图 . 12 图表 17：苹果五镜片折叠镜头系统专利示意图 . 12 图表 18： OPPO Reno变焦版镜片组 “D -Cut” 工艺示意图 . 13 图表 19： OPPO Reno 变焦版、小米 10 青春版和三星 S20 Ultra 机身厚度及后置摄像头凸起对比 . 13 图表 20：华为名为 “ 潜望式镜头和终端设备 ” 的专利 . 13 图表 21：华为 P40 Pro Plus 潜望式镜头中采用 1G2P的玻塑混合镜头 . 14 图表 22：华为 P40 Pro Plus 潜望式镜头光程较 P30 Pro增加了 178% . 15 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 4 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 图表 23： OPPO Reno 变焦版防抖精度达到 0.001455° . 15 图表 24：华为 P40 Pro变焦评测 . 16 图表 25： 2018-2019年全球主要手机品牌后置三摄渗透率 . 16 图表 26： 2019-2023年全球智能手机潜望式镜头出货量（百万个）和增速 17 图表 27：潜望式镜头产业链 . 18 图表 28：华为 P30 Pro潜望式摄像头各零部件成本 . 18 图表 29： P30 Pro、 OPPO Reno 变焦版、 P40 Pro 和 P40 Pro Plus 的后置摄像头供应商 . 18 图表 30：舜宇光学潜望式镜头专利 . 19 图表 31：全球主要棱镜供应商简介 . 19 图表 32： OIS光学防抖的工作原理：光轴补偿 . 20 图表 33： 2018年 VCM厂商全球竞争格局 . 21 图表 34： 2019年全球手机镜头厂商竞争格局 . 21 图表 35：手机镜片主流加工工艺 . 22 图表 36： 2019年全球图像传感器市场竞争格局 . 23 图表 37： 2018年全球手机摄像头模组厂商竞争格局（按营收） . 24 图表 38：水晶光电主要产品系列 . 24 图表 39：水晶光电上市以来营收规模及增速 . 25 图表 40：水晶光电上市以来归母净利润规模及增速 . 25 图表 41：联创电子主要产品介绍 . 26 图表 42：联创电子上市以来营收规模及增速 . 26 图表 43：联创电子上市以来归母净利润规模及增速 . 26 图表 44：欧菲光业务和产品构成 . 27 图表 45：欧菲光近 5年营业收入（亿元）及 YoY . 27 图表 46：欧菲 光近 5年归母净利润（亿元）及 YoY . 27 图表 47：推荐标的一致盈利预测（截至 2020-05-12） . 28 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 5 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 1.潜望式镜头开启智能手机高倍变焦之旅 1.1.手机 摄像头 变焦发展史 手机摄像头创新愈演愈烈，试图从各项性能方面 追赶 数码 相机， 近年来 变焦倍数 成为 手机厂商关注的重要性能之一。 变焦的作用类似于望远镜， 可 帮助人们看清远处物体的细节。 变焦技术分为“光学变焦”和“数码变焦”两种， “光学变焦”通过移动镜头内部镜片组改变镜头焦距 ， 同时也改变镜头视角，实现拍摄物体范围的改变 ，得到的拍摄图像是 完全无损 的 。 “数码变焦”不改变镜头的焦距 ，通过改变 CMOS 传感器的成像范围，使其局部成像， 从而改变镜头的视角，实现拍摄物体范围的改变 ，再 将 CMOS 传感器 的局部画 面进行像素间距离扩大，通过“插值 ” 算法 放大画面 ， 其得到的拍摄图像是 有损 的， 且变焦倍数 越大， 图像 画质就 越差。 光学变焦的最大变焦倍数等于变焦镜头的最大焦距 /最小焦距。对于目前厚度不到 10mm的智能手机来说，搭载单反中 100mm以上的长焦镜头显然是不可能的，因此此前智能手机采用的基本都是数码变焦的方式，最大变焦倍数不超过 5倍，且放大后的画质很差。 图表 1： 光学变焦和数码变焦原理对比 资料来源：东方财富证券研究所 图表 2： 光学变焦成像效果 vs 数码变焦成像效果 资料来源： melsjournalpj， 东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 6 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 早前也有手机厂商推出部分支持光学变焦的机型，主要采用两种设计：一种是借鉴主流卡片机的伸缩式变焦镜头，另一种借鉴了少数卡片机中的潜望式变焦镜头 。两种镜头 都搭载了电动马达，可实现真正的光学变焦， 但 均 由于 过于笨重、能耗高等缺点未能成为主流应用。 其中 搭载伸缩式镜头的智能手机代表机型有三星 2013年推出的三星 S4 Zoom和 2014年推出的 K Zoom，都可实现10 倍光学 连续 变焦 ，但 厚度分别达到 15.4mm和 16.4mm，过于笨重。此外伸缩式镜头还有其他缺点： 1）由于需要伸出的设计特性，在长焦距拍摄的时候机身容易造成不稳定，长焦端图像容易因抖动模糊； 2）相对容易进灰，防尘性能一般； 3）内部搭载的电动马达的故障率也相对较高。 图表 3： 三星可伸缩镜头智能手机 S4 Zoom 图表 4： 三星可伸缩镜头智能手机 K Zoom 资料来源： 中关村在线 ，东方财富证券研究所 资料来源： 中关村在线 ，东方财富证券研究所 搭载潜望式镜头的智能手机代表机型包括夏普 V602SH、三星 G810、诺基亚 N93i、索爱 SO905iCS和华硕 ZenFone Zoom等。 2004 年夏普推出 的 V602SH是全球 第一台搭载 潜望式镜头 的手机，搭载 130 万 像素的 CCD 图像传感器，可实现 2 倍光学变焦。 2015 年，华硕推出 的 ZenFone Zoom 采用日本 HOYA 的 10 片式摄像头模组，是 首部 搭载 潜望式镜头的智能手机， 搭载 1300万 像素的 CMOS 感光元件 ，可实现 3倍光学变焦 。 潜望式镜头是利用折射镜在机身内驱动镜片移动实现变焦， 这种设计虽然相比伸缩式镜头设计更加轻薄，解决了长焦拍摄不稳定、防尘难等问题，但由于镜片数量多，且需搭载马达，仍然难以达到轻薄的要求，华硕 ZenFone Zoom 的厚度为 11.9mm，比华为 P30 PRO 8.14mm的厚度多出近 4mm。此外，马达的存在也会增加手机能耗，因此这种设计也未能成为主流。 图表 5： 历史推出的搭载潜望式镜头，具备真正光学连续变焦功能的智能手机 资料来源： 中关村在线， 东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 7 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 在无法直接采用光学变焦的情况下，为提高手机摄像头变焦倍数，手机厂商做出了许多努力，包括： 1） 通过采用超高像素传感器可稍微提高数码变焦的图像质量 。 手机摄像头主流的像素数量已经从早期的几百万向 4800万、 6400万演进，小米今年发布的小米 10Pro甚至 推出了 1亿像素的摄像头 。 但目前很多 6400万像素和 1亿像素 的概念主要是营销噱头，手机成像效果不仅仅取决于像素大小，更多还要看 CMOS 传感器尺寸。同样尺寸的 CMOS 传感器，像素数越高，则单位像素面积越小，从而进光量越小，成像效果也差。 数码相机由于尺寸比较大，因此可容纳的 CMOS尺寸较大，常用的尺寸包括全画幅、 APS-C半画幅、 4/3画幅、 1/2.5” 等。手机摄像头由于体积受限，采用的图像传感器尺寸也更小，最早常用的为 1/3” ，现在随着手机摄像头性能不断升级，采用的 CMOS传感器尺寸也在逐步提高，旗舰机采用的 CMOS 尺寸通常在 1/2”以上 ， 华为 最新发布的 P40 Pro+搭载 的 CMOS芯片尺寸达到 1/1.28” ，成为史上最大底。 小米 1亿像素的主摄像头采用的是 1/3” 的 CMOS芯片， 通过四合一像素合并技术 提高 2700万像素照片 的成像质量 。 图表 6： 常见的图像传感器尺寸 资料来源： 搜狐新闻， 东方财富证券研究所 2） 通过 “彩色 +黑白” 的 双摄方案 补充画面细节，本质仍是数码变焦。 该方案利用两颗摄像头同时成像，彩色镜头负责色彩的捕捉，黑白镜头用于细节的抓拍，再通过 ISP（ Image Signal Processor，图像处理器） 后期合成 ，从而 既保留了彩色摄像头的颜色信息，又 保留了 黑白摄像头的清晰度 ，可提升照片轮廓刻画等细节表现。 3） 通过“广角 +长焦” 的 双摄方案进行接力变焦，本质是光学变焦叠加数码变焦。 该方案通过镜头切换的方式，拍近景时使用广角镜头，拍远景时使用长焦镜头，从而实现光学变焦功能。 如 iPhone 7 Plus 采用“ 28mm等效焦距 的广角主摄 +56mm 等效焦距的 长焦副摄 ”的双摄配置，可实现 2 倍（ 56mm/28mm）光学变焦， 6倍数码变焦。在 1-2倍采用广角镜头，进行数码变焦； 2 倍处切换长焦镜头，无需进行数码变焦，是真正的无损光学变焦； 2-6 倍采用长焦镜头，进行数码变焦，从而改善较大变焦倍数的成像效果。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 8 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 图表 7： “ 彩色 +黑白 ”双摄方案成像效果 图表 8： “广角 +长焦”双摄方案成像效果 资料来源：半导体行业观察，东方财富证券研究所 资料来源：半导体行业观察，东方财富证券研究所 所谓广角镜头和长焦镜头是根据镜头的视角分类得到，按照视角大小通常可将镜头分为 标准镜头、广角镜头和长焦镜头 三类 。数码相机可以配置多个不同类型的镜头， 用于不同的拍摄场景。 近年来智能手机中后置摄像头数量不断提高，手机厂商通过搭载不同的镜头 使智能手机拍摄功能向数码相机靠近。 图表 9： 镜头按视角分类 资料来源： 摄影基础 （第二版） ， 东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 9 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 镜头视角一定时，镜头焦距与 CMOS 尺寸成 正 比 ，因此 通常说的镜头焦距都是 采用的 “等效焦距” 概念 。 等效焦距 =全画幅 CMOS对应的焦距 *全画幅 CMOS尺寸 /实际采用的 CMOS尺寸。 图表 10： 等效焦距定义 资料来源： ITW01， 东方财富证券研究所 4） 引入潜望式长焦镜头，通过“超广角 +广角 +长焦”的三摄方案进行接力变焦，是方案 3）的加强版。 该方案由华为和 OPPO引领， 2019年 3月，华为推出搭载“超广角 /16mm+广角主摄 /27mm+潜望式长焦 /125mm+TOF”四摄模组的智能手机，可实现 5 倍（ 125mm/27mm）光学变焦、 10 倍混合光学变焦和 50 倍数码变焦。 2019 年 4 月， OPPO 推出“超广角 /16mm +广角主摄/27mm+潜望式长焦 /160mm”三摄模组的智能手机 OPPO Reno 10 倍变焦版，可实现 6 倍光学变焦（ 160mm/27mm， OPPO 未公布主摄等效焦距， 27mm 为测算值）和 10 倍混合光学变焦和 60 倍数码变焦。 要注意的是，这里的潜望式镜头是定焦镜头，而非此前提到的潜望式变焦镜头，内部无马达，且5倍光学变焦是在“以广角主摄拍摄的画面为 1倍”的基础上。 图表 11： 华为 P30 Pro摄像头组成 图表 12： OPPO Reno 10 倍变焦版 摄像头组成 资料来源： 华为官网 ，东方财富证券研究所 资料来源： 半导体行业观察 ，东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 10 Table_yemei 潜望式镜头行业专题研究 对于华为 P30 Pro， 变焦 倍数 为 1-3倍时采用广角主摄， 进行 数码变焦；变焦倍数 3-5 倍时 同时 采用 广角主摄和 潜望式长焦镜头， 由长焦拍摄画面中间部分，广角主摄通过数码变焦来补充边缘部分 ；变焦倍数刚好 5 倍时，采用 潜望式长焦镜头，无需进行数码变焦， 属于无损光学变焦； 变焦倍数5-10倍时 以 长焦 镜头 为主 ，广角主 摄和 超广角镜头为辅 ， 进行数码变焦 ；变焦倍数 10-50倍时 ， 基本 采用 潜望式长焦镜头 ， 进行数码变焦 。 OPPO Reno的原理和 P30 Pro 类似，只是其采用的主摄和长焦镜头焦距不同，在变焦倍数为 6倍的时候为光学无损变焦。 要注意的是， 只有在 0.6倍 、 1倍和 5倍变焦时，才是真正的光学无损变焦， 这里所谓的 5 倍光学变焦， 0.6-1倍， 1-5 倍和 5-50 倍之间都是“光学 +数码”混合变焦 。 至于厂商所宣称的 10 倍混合光学变焦，更多的是一种营销概念 ，其与 50 倍数码变焦的实际区别在于 10倍以内的变焦，除潜望式镜头参与外，超广角和广角主摄也会同时参与， 而 10倍以外的变焦，超广角和广角主摄基本起不到作用，因此称为 50 倍数码变焦。 如华为 P30 Pro 所宣称的 10 倍无损变焦实际是指利用 方案 1） 中的技术 ， 通过 4000万像素 的 主镜头的 高 像素来弥补 从 5倍放大到 10倍的 画面裁切损失 ，并不是真正意义上的 光学 无损 。 图表 13： 华为 P30 Pro 的变焦原理 资料来源：东方财富证券研究所 潜望式镜头 是提高手机摄像头变焦倍数的关键 因素，其特殊的设计使其 能够实现 容纳进智能手机中 的长焦镜头 。 通常手机摄像头 是垂直于手机 背面 放置， 即 CMOS 传感器与手机 背面 平行， 从而 镜头焦距受到手机厚度的限制 。 潜望式镜头 则是平行于手机 背面 放置，即 CMOS 传感器与手机 背面 垂直，从而 可容纳的镜头 组 长度大幅提高 ，然后通过增加棱镜 使 进入摄像头 的光线 弯曲 90°后分别进入 镜片组 和 图像传感器中。 图表 14： 潜望式镜头光路 原理 图 资料来源： OPPO， 东方财富证券研究所