2017年苹果3D视觉行业市场调研分析报告-USB迷|专注于互联网分享

2024年5月22日发(作者：却华灿)

2017年苹果3D视觉行业市场调研分析报告

第一节全球科技领袖苹果积极布局3D 视觉，引领行业大趋势 ................................................ 9

一、苹果布局3D 视觉多年，进入技术成熟期 .................................................................... 9

二、十年里程碑iPhone 8 备受期待，创新性3D 视觉已成定局 ................................... 16

三、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 ........................... 21

第二节借3D 视觉，苹果引导消费电子进入“AI+AR”新时代 ................................................ 25

一、3D 视觉+生物识别，助力iPhone 8 实现酷炫全面屏.............................................. 25

二、3D 视觉+人工智能，助力苹果走向AI 大平台 .......................................................... 29

三、3D 视觉+体感交互，开启人机交互新体验 ................................................................. 31

四、3D 视觉+VR/AR，苹果打开“虚拟/增强”新世界 ..................................................... 36

第三节苹果3D 视觉结构光方案分析.......................................................................................... 41

一、结构光先驱PrimeSense（苹果收购）方案分析........................................................ 41

二、3D 视觉结构光方案产品整体结构分析 ....................................................................... 47

第四节 3D 视觉结构光方案深度拆解与供应链分析 ................................................................. 51

一、3D 视觉结构光方案——TX 红外发射部分 ................................................................. 51

1、VCSEL 是近红外光源最佳方案 ............................................................................... 52

2、DOE 对于结构光方案至关重要 ............................................................................... 59

3、晶圆级光学元件WLO 是核心组件 .......................................................................... 65

二、3D 视觉结构光方案——RX 红外接收部分 ................................................................. 71

1、红外CMOS 传感器需要特制 .................................................................................... 72

2、近红外窄带干涉滤色片价值提升 ........................................................................... 78

3、红外摄像头所用光学镜头要求不高 ....................................................................... 81

三、专用图像处理芯片——技术壁垒高 ............................................................................. 82

四、可见光摄像头——非新增业务 ..................................................................................... 86

五、系统模组制造与组装——难度大、价值高 ................................................................. 87

第五节移动端3D 视觉市场空间巨大，有望加速渗透 .............................................................. 90

一、3D 视觉市场进入加速增长期....................................................................................... 90

二、预计2020 年移动端3D 视觉将达到百亿美元市场规模 ........................................... 94

三、移动端3D 视觉结构光方案细分零部件价值分析 ...................................................... 95

四、3D 视觉结构光方案产业链汇总 ................................................................................... 96

1、整体技术方案 ........................................................................................................... 96

2、3D 视觉图像处理芯片 ............................................................................................. 97

3、TX 红外发射部分 ..................................................................................................... 97

4、RX 红外接收部分 ..................................................................................................... 98

5、可见光摄像头 ........................................................................................................... 99

6、3D 系统模组制造与组装 ......................................................................................... 99

第六节苹果3D 视觉结构光方案核心供应商............................................................................ 101

一、VCSEL 主力供应商——Lumentum+稳懋..................................................................... 101

二、DOE 主力供应商——台积电+精材 ............................................................................. 103

三、WLO 主力供应商——Heptagon（AMS） .................................................................... 105

四、红外CIS 供应商——意法半导体+台积电 ................................................................ 106

五、近红外窄带滤色片主力供应商——VIAVI ................................................................. 107

六、光学镜头主力供应商——大立光 ............................................................................... 109

第七节国内受益标的分析........................................................................................................... 111

一、水晶光电——国际一流滤色片供应商 ....................................................................... 111

二、华天科技——掌握WLO 先进制造工艺 ...................................................................... 113

三、欧菲光——全球摄像头模组龙头 ............................................................................... 114

四、联创电子——光学镜头新锐，积极布局3D 结构光 ................................................ 115

五、舜宇光学科技——具有国际竞争力的光学镜头与模组制造商 ............................... 116

六、光迅科技——具备3D 成像核心部件VCSEL 供应能力 ........................................... 117

七、三安光电——掌握化合物半导体制造技术，有望切入VCSEL代工 ....................... 118

图表目录

图表 1：Kinect 一代内臵PrimeSense 3D 传感器............................................................. 10

图表 2：PrimeSense 3D 传感器Capri ................................................................................ 10

图表 3：LinX 微小多相机产品 .......................................................................................... 11

图表 4：LinX 摄像头能获取景深信息 .............................................................................. 11

图表 5：Faceshift 面部表情捕捉技术 ................................................................................ 11

图表 6：RealFace 人脸识别技术 ........................................................................................ 12

图表 7：2015 年苹果3D 手势控制技术专利 ................................................................... 13

图表 8：2015 年苹果3D 手势控制专利-辨别视频中的物体 .......................................... 13

图表 9：2016 年苹果3D 手势识别专利结构图 ............................................................... 14

图表 10：2015 年苹果“低门槛面部识别”专利 ............................................................. 14

图表 11：2017 年苹果3D 手势识别专利图 ..................................................................... 15

图表 12：2017 年苹果3D 人脸识别专利图 ..................................................................... 15

图表 13：苹果手机引领行业潮流 ....................................................................................... 16

图表 14：2017 款iPhone 8 将取消Home 实体键 ........................................................... 18

图表 15：2017 年苹果新款iPhone 设计图 ....................................................................... 19

图表 16：苹果iPhone8 的正面3D 传感器设计图 ........................................................... 20

图表 17：iPhone 8 前后臵相机设计图 ............................................................................... 20

图表 18：三种主流的3D 视觉方案 ................................................................................... 21

图表 19：三种主流的3D 视觉方案代表性产品 ............................................................... 22

图表 20：英特尔RealSense 借结构光实现面部识别 ....................................................... 23

图表 21：微软HoloLense 借TOF 实现先进AR 体验 ................................................... 23

图表 22：手机屏从16:9 向18:9 转变 ............................................................................... 25

图表 23：三星S8/S8+与iPhone 7Plus 对比 ...................................................................... 25

图表 24：新一代iPhone 8 将具有超高屏占比 .................................................................. 26

图表 25：三星S8 指纹识别移至背后 ................................................................................ 27

图表 26：新思与上海萝箕合作研发的光学式方案仍不成熟 ........................................... 27

图表 27：传统二维人脸识别精度低 ................................................................................... 28

图表 28：3D 人脸识别相比于指纹识别体验更佳 ............................................................ 28

图表 29：英特尔RealSense 提供3D 脸部检测与跟踪 ................................................... 29

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

图表 31：Core ML 使iOS 终端设备具有AI 机器学习能力 .......................................... 30

图表 32：Core ML 支持人脸识别与追踪等AI 技术 ....................................................... 30

图表 33：人机交互发展趋势 ............................................................................................... 31

图表 34：体感交互成为游戏领域的重要发展趋势 ........................................................... 32

图表 35：二维手势识别功能简单，用户体验差 ............................................................... 33

图表 36：利用3D 手势识别实现自拍 ............................................................................... 33

图表 37：微软Kinect3D 手势识别应用于游戏体感交互 ................................................ 34

图表 38：利用3D 手势识别实现移动端游戏互动 ........................................................... 34

图表 39：2016 年苹果3D 投影手势人机交互专利 ......................................................... 35

图表 40：2016 年苹果利用3D 信息进行手势识别 ......................................................... 36

图表 41：Inuitive 和gestigon 合作将手势识别功能嵌入VR.......................................... 36

图表 42：微软HoloLense 采用3D 视觉景深相机........................................................... 37

图表 43：Tango 采集三维信息输出“点云”数据 ........................................................... 38

图表 44：Project Tango 实现3D 建模效果图 ................................................................... 38

图表 45：苹果ARKit 开发平台 ......................................................................................... 39

图表 46：苹果ARKit 提供简单的AR 体验 ..................................................................... 40

图表 47：微软Kinect1 代采用Primesense 结构光技术 .................................................. 41

图表 48：微软Kinect1 代工作原理 ................................................................................... 41

图表 49：英特尔RealSense 结构光发射与回收光模式 ................................................... 42

图表 50：用结构光方案确定物体的深度信息 ................................................................... 42

图表 51：微软Kinect1 代结构光Light Coding 方案散点图 ........................................... 43

图表 52：微软Kinect1 代主要零部件 ............................................................................... 44

图表 53：Primesense 结构光方案产品结构与原理图 ....................................................... 44

图表 54：Kinect1 代使用的摄像头与发射器 .................................................................... 45

图表 55：微软Kinect1 采集的三维图像 ........................................................................... 45

图表 56：Primesense 自制PS1080 芯片 ........................................................................... 46

图表 57：3D 视觉产品由四大部分组成 ............................................................................ 47

图表 58：英特尔RealSense 近距离结构光3D 相机 ....................................................... 48

图表 59：英特尔RealSense 近距离结构光3D 相机结构图 ........................................... 49

图表 60：3D 视觉原理结构图 ............................................................................................ 49

图表 61：3D 视觉结构光方案TX 发射部分结构图 ........................................................ 51

图表 62：VCSEL 相比于LED 光谱质量高，温漂小 ...................................................... 53

图表 63：三种主流近红外光发射光源对比 ....................................................................... 53

图表 64：典型的VCSEL 材料结构 ................................................................................... 54

图表 65：VCSEL 产业链结构 ............................................................................................ 54

图表 66：Finsar 的VCSEL 应用于手机距离传感器 ....................................................... 55

图表 67：Finsar 的VCSEL 应用于手势识别 ................................................................... 56

图表 68：光迅科技10G 速率VCSEL 收发合一光模块 .................................................. 56

图表 69：长春光机所研发出795nm 的VCSEL ............................................................... 57

图表 70：纵慧光电生产的应用于3D 深度传感的VCSEL 芯片 .................................... 57

图表 71：纵慧光电生产的规则VCSEL 阵列 ................................................................... 57

图表 72：Lumentum 针对3D 视觉推出的VCSEL 光源方案 ........................................ 58

图表 73：光的衍射示意图 ................................................................................................... 59

图表 74：光栅衍射实现不同空间分布的光束 ................................................................... 59

图表 75：衍射光学元件表面微结构 ................................................................................... 60

图表 76：DOE 可实现不同光学功能 ................................................................................. 61

图表 77：DOE 衍射光学元件将光束分散 ......................................................................... 61

图表 78：DOE 衍射光栅在结构光方案中的工作原理 ..................................................... 62

图表 79：谷歌Tango 结构光方案激光散斑图 .................................................................. 62

图表 80：PrimeSense 方案中衍射光学元件（DOE） ...................................................... 63

图表 81：DOE 衍射光学元件产业链结构 ......................................................................... 63

图表 82：法国Silios 衍射光学元件（DOE）表面微结构 ............................................... 64

图表 83：德国HOLOEYE 衍射光学元件（DOE） ......................................................... 65

图表 84：RealSense 红外光投影部分体积大 .................................................................... 66

图表 85：智能手机内部空间及其紧凑 ............................................................................... 66

图表 86：光束整形器Beam Shaper 侧视图 ...................................................................... 67

图表 87：光束整形器Beam Shaper 正视图 ...................................................................... 67

图表 88：WLO 器件与DOE 配合实现结构光3D 视觉 ................................................. 68

图表 89：WLO 工艺应用于手机摄像头 ............................................................................ 68

图表 90：传统光学镜头与晶圆级镜头对比 ....................................................................... 69

图表 91：WLO 工艺在消费电子相机中开始普及 ............................................................ 69

图表 92：WLO 晶圆级透镜设计流程 ................................................................................ 70

图表 93：WLO 晶圆级透镜加工流程 ................................................................................ 70

图表 94：Heptagon 晶圆级光学元件封装WLO ............................................................... 71

图表 95：红外摄像头主要结构 ........................................................................................... 72

图表 96：典型可见光摄像头模组的基本结构 ................................................................... 72

图表 97：三星虹膜识别技术采用红外CIS ........................................................................ 73

图表 98：英特尔RealSense 采用的红外CMOS 芯片 ..................................................... 73

图表 99：红外光图像传感器获取的图像信息 ................................................................... 74

图表 100：Kinect 二代上的红外CIS ................................................................................. 74

图表 101：东芝“T4KE1”近红外线BSI CMOS 图像传感器 ........................................ 75

图表 102：思比科高红外灵敏度专用CMOS-SP9550 ....................................................... 76

图表 103：意法提供的SPAD 传感器 ................................................................................ 77

图表 104：谷歌Tango3D 相机需要纯铜散热模块 ........................................................... 77

图表 105：仅允许通过特定波段的窄带干涉滤色片光谱图 ............................................. 78

图表 106：3D 视觉方案中需要近红外窄带干涉滤色片 .................................................. 79

图表 107：RGB 可见光摄像头滤色片 ............................................................................... 80

图表 108：880nm 近红外窄带滤色片 ................................................................................ 80

图表 109：索尼Z3 手机镜头由7P 镜片组成 .................................................................. 81

图表 110：一种典型的红外镜头设计 ................................................................................. 82

图表 111：3D 视觉产品中图像处理芯片具有重要地位 .................................................. 83

图表 112：3D 视觉中图像处理芯片的作用 ...................................................................... 83

图表 113：TI 为3D 视觉TOF 方案提供的芯片方案 ..................................................... 84

图表 114：意法为Kinect 二代提供的3D 视觉图像处理芯片 ........................................ 84

图表 115：Kinect1 代3D 方案主要芯片 .......................................................................... 85

图表 116：Kinect1 代3D 方案主板芯片 .......................................................................... 85

图表 117：3D 视觉需要可见光摄像头采集平面信息 ...................................................... 86

图表 118：红外摄像头与可见摄像头共同实现3D 视觉 ................................................. 87

图表 119：Kinect One3D 模组结构图 ................................................................................ 88

图表 120：联想Phab 2Pro 内的3D 视觉模组 ................................................................. 88

图表 121：3D 视觉应用于工业视觉检测 .......................................................................... 90

图表 122：3D 视觉应用于辅助手术 .................................................................................. 90

图表 123：2016 年3D 视觉市场规模结构 ....................................................................... 91

图表 124：预计2022 年3D 视觉市场规模结构 .............................................................. 91

图表 125：2011-2022 年全球3D 视觉市场规模预测 ...................................................... 92

图表 126：2013-2020 年全球3D 成像市场规模预测 ...................................................... 93

图表 127：Lumentum 目标3D 视觉消费级市场 ........................................................... 101

图表 128：Lumentum 针对3D 视觉市场提供的光源特点 ............................................ 101

图表 129：Lumentum 的3D 传感光源方案 ................................................................... 102

图表 130：台湾稳懋在化合物半导体代工方面技术强 ................................................... 103

图表 131：微小型DOE 元件采用半导体微纳加工工艺 ................................................ 104

图表 132：Heptagon 深度3D 相机方案 ......................................................................... 105

图表 133：Princeton Optronics 针对深度相机推出的VCSEL ....................................... 106

图表 134：意法半导体3D 堆栈式BSI 技术有望应用于3D 红外CMOS .................. 106

图表 135：VIAVI 为微软Kinect 提供的滤色片 ............................................................ 107

图表 136：VIAVI 为普通摄像头提供的滤色片 .............................................................. 108

图表 137：大立光手机光学镜头开发历程 ....................................................................... 109

图表 138：iPhone7 PLUS 双摄像头镜头主要由大立光供应 ......................................... 109

图表 139：水晶光电制造的IRCF 滤色片 ....................................................................... 112

图表 140：华天科技制造的WLO 镜头 ........................................................................... 113

图表 141：华天科技WLO 生产线 ................................................................................... 113

图表 142：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 ....................... 114

图表 143：联创电子两大主业：光学和触控显示 ........................................................... 115

图表 144：舜宇光学在手机相机模组制造方面全球领先 ............................................... 117

图表 145：光迅科技具备各类激光器的生产能力 ........................................................... 118

表格目录

表格 1：苹果在3D 视觉领域的布局 ................................................................................... 9

表格 2：苹果历代iPhone 手机光学相机升级情况 ........................................................... 17

表格 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 ... 19

表格 4：三种3D 视觉技术对比 ......................................................................................... 22

表格 5：微软Kinect1 代3D 摄像头核心参数 ................................................................. 46

表格 6：三种主流近红外光发射光源 ................................................................................. 52

表格 7：智能手机端3D 视觉渗透情况与市场规模预测 ................................................. 94

表格 8：移动端3D 视觉结构光方案细分零部件价值 ..................................................... 95

表格 9：移动端3D 视觉结构光方案产业链汇总 ............................................................. 96

表格 10：台积电先进制程工艺全球领先 ......................................................................... 103

表格 11：移动端3D 视觉结构光方案国内产业链汇总 ................................................. 111

表格 12：水晶光电光学类业务汇总 ................................................................................. 112

表格 13：三安光电布局GaAs、GaN 半导体化合物制造工艺 ..................................... 118

第一节全球科技领袖苹果积极布局3D 视觉，引领行业大趋势

一、苹果布局3D 视觉多年，进入技术成熟期

国际科技巨头纷纷布局3D 视觉。2012 年以来，3D 视觉开始受到全球各大

科技巨头的重视，包括苹果、微软、英特尔、谷歌、索尼、三星等公司纷纷加码

3D 视觉，如2012 年左右，微软收购了3D-TOF 相机公司canesta 和3dv；2013 年，

英特尔推出RealSense 实感技术，谷歌推出Project Tango 项目，苹果收购结构

光先驱PrimeSense；2015 年索尼收购了3D 视觉综合技术供应商SoftKinetic，

Facebook 旗下Oculus 收购3D 手势识别公司Pebbles。

作为全球消费电子的王者，苹果公司投入最为积极，早在2010 年左右便开

始在3D视觉方面展开布局。2010 年9 月苹果收购了瑞典三维图像识别公司Polar

Rose；2013年11 月以3.6 亿美元收购了3D 视觉结构光方案先驱PrimeSense，获

得大量专利和技术；在2015 年之后，在3D 视觉、人脸识别、图像识别等方面，

苹果先后收购了Linx、Faceshift、Emotient、Flyby Media、RealFace 等多家

公司，形成了全面的产业布局。

表格1：苹果在3D 视觉领域的布局

资料来源：The Verge，苹果官网，北京欧立信咨询中心

通过收购结构光先驱PrimeSense，苹果掌握了3D 视觉最核心的技术。以色