随着近两年手机双摄技术的发展,双摄像头技术在夜拍降噪、快速对焦、光学变焦、景深应用等方面已经展示出了较好的效果。这离不开从底层的图像传感器芯片到中层的双摄处理算法再到层的手机厂商的一系列的努力。今天来说一说和手机双摄有关的产业链。
双摄像头市场由终端客户,算法公司,模组厂,零组件供货商,平台厂等共同组成。
双摄技术的难点
1、算法资源稀缺。
目前全球核心的双摄算法公司仅有Arcsoft、Corephotonics、Altek、Linx(已被苹果收购)、平台厂等几家。而产品应用与设计都是基于算法基础展开的。
2、制造难度大、产业规模化投资大。
双摄模组相较于普通的单摄模组,对制造精度有着更严格的要求,因此制造难度较大,对技术和设备都有非常高的要求。对这个问题,行业做出不仅一次的探讨,更终找到解决办法:引进AA制程。但引进AA制程的过程中,产业也仍需要再次面临高成本、高技术等新问题。
双摄算法公司
算法是双摄应用与技术的基础,选择的算法方案决定了技术设计方案,配合的硬件选型,制造难度等。目前能提供成熟算法的公司屈指可数,各家所擅长的领域又各有不同。全球范围内知名的双摄算法公司主要有:
虹软(ArcSoft)1994年在美国硅谷成立,目前主要研发中心设在中国大陆的杭州、、和南京。虹软的强项是光学变焦、暗光拍照、HDR、重对焦等。手机合作厂商有:三星、LG、小米、vivo等。
一家以色列的公司。其算法的优势主要在光学变焦(optical zoom)和夜景拍摄(nightshot)、光学防抖(optical image stablization)、光学焦外成像(optical bokeh)。手机合作厂商有:三星、OPPO等。
华晶科技是1996年成立的一家台湾的公司,在距离应用,光学变焦和暗光补偿都有所建树。
Linx由三星算法团队前负责人和以色列国防公司Rafael Advanced Defense Systems的高级光学专家在2011年所共同创建,2015年被苹果公司收购。其技术已经用在了iPhone7 Plus的双摄中。
此外,平台厂商高通、联发科、华为海思、兴芯微(X-Chip)都有自己的ISP(图像处理器),也在开发自己的双摄算法。
双摄图像传感器供应商
双摄图像传感器供应商主要有:Sony、Samsung,OmniVision,格科微。其中Sony具有霸主地位,得益于它在高像素领域的技术领先地位,其图像传感器已经成为中高端手机的标配。主要客户为苹果、Samsung、OPPO、Vivo等手机大厂。
双摄模组供应商
双摄模组厂具有较高的技术、资金、客户资源壁垒。目前主要的双摄模组供应商按照地区分如下:
韩国:三星电机(SEMCO),LG Innotek(iPhone 7 plus)、Namuga
日本:夏普(Sharp)、索尼(Sony)
大陆:浙江余姚舜宇光学(Sunny)、欧菲光(O-Film)、江苏昆山丘钛(Q-Tech)
台湾:光宝(Liteon)、富士康
香港:信利(Truly)
其中比较有竞争力的主要有:光宝,舜宇、信利、三星机电、Namuga。这里我们重点说明大陆的模块厂商表现。
舜宇作为大陆更老牌的模块厂,技术积淀更为深厚。在双摄上达到自研AA设备的水平。2015年舜宇宣布双摄研制成功,2016年成为华为P9双摄的主供货商。舜宇目前是大陆双摄更受益厂商。
欧菲光2012年成立,作为模块厂的后来者,在人才与设备引进上从不吝啬,发展势头惊人,2015年下半年出货量跃居国内首位。小米是其走量更大的客户,同时依靠和小米的合作,欧菲光实现双摄的量产。
丘钛作为大陆第三大的模块厂,在双摄上投入巨资购入AA设备。为了抢夺双摄订单,丘钛在市场上报价相对偏低。依靠红米PRO,成功量产双摄,并独家供应乐视酷派COOL1。红米与COOL1都是主打性价比的千元机,利润有限。丘钛要想向上突围还需努力。
双摄镜头厂商
双摄技术对镜头的一致性、FOV(Field Of Vision)等要求比较高,市场领头羊是位于台湾的大立光电(Largan)。随后就是中国大陆的舜宇光学。另外像日本的康达智株式会社(kantatsu),韩国Sekonix等公司技术实力也比较强,但要被陆厂大规模采用不太现实。
双摄马达供应商
双摄一般采用音圈马达(Voice Coil Motor,简称VCM),市场选型集中在:日本的TDK株式会社、三美电机株式会社(Mitsumi)、韩国的Jahwa几个厂商。
双摄AA制程
AA(Active Alignment)制程,即主动对准技术,是一项确定零配件装配过程中相对位置的技术。
在摄像头封装过程中,涉及到图像传感器、镜座、马达、镜头、线路板等零配件的多次组装,传统的封装设备均是根据设备调节的参数进行零配件的移动装配的,因此零配件的叠加公差越来越大,更终表现在摄像头上的效果是拍照画面更清晰位置可能偏离画面中心、四角的清晰度不均匀等。
传统常规制程和AA制程的区别如下:
具体说来,理想的封装结果如下:
但是理想很丰满,现实却很骨感。实际操作时很可能会出现镜头有装配误差的情况:
实际操作时也可能会出现镜头和图像传感器都有装配误差的情况:
而在图像传感器的分辨率不断增加和单像素尺寸不断减小的情况下,镜头组装到传感器的相对定位的准确性要求越来越高,传统的封装设备已经不能满足。
而AA制程采用了不同的思路,不再要求每个零配件的组装都达到局部更优,而是采用了更灵活的全局更优策略。AA制程设备在组装每一个零配件时,首先检测被组装的半成品,并根据被组装半成品的实际情况主动对准,然后将下一个零配件组装到位,这种方式可有效的减小整个模组的装配公差。AA制程主动校准技术,可调节镜头对准至6个自由度。通过调节相对位置和镜头倾斜,可确保拍照画面中心更清晰,使得画面四角具有均匀的清晰度,有效的提升摄像头产品一致性。这在对产品封装要求更高的双摄像头中尤为重要。
AA制程说起来很简单,就是六个自由度来对模组的装配进行调整,从而找到正确的对焦位置,但是实行起来却并不是一件容易的事。可以用“高技术、高投资、高品质”这“三高”来形容AA制程的门槛。
先来说高技术,并不是所有的模组都适合做AA,AA模组必须要做特别的结构设计,并且在生产中要有特别的夹具来配合。再说高投资,目前的AA机台都是比较贵的,每台价值30-40万美金。更后说高品质,AA机台除了要高效外,还要保证模组调度效率的一致性、稳定性和平衡性。
能提供AA机台的设备公司主要有香港先进太平洋科技(ASM)、日本Pioneer、韩国hyvision几家公司。此外,中国大陆的舜宇光电从2011年开始就在双摄模组开始投入,目前已经自主开发有自己知识产权的AA机台设备,在此轮双摄像头的竞争开始阶段跑在了前面。无论是量产经验还是规模,都将其他厂商抛在了身后。
总结
目前双摄已经是众多旗舰机的标配,双摄已成燎原之势,其在拍照技术上的提升也逐渐得到了市场的认可,预计未来会逐渐普及到低端机。同时未来双摄如果能在深度相机上有所突破,必然是对产业链的一次重大变革
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