天风证券-电子制造行业点评:光学革命之3D人脸识别终于到来

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行业: 电子元件
作者: 农冰立
发布机构: 天风证券
发布日期: 2017-02-23
行业报告 | 行业点评 电子制造 光学革命之 3D 人脸识别终于到来 事件:近期业界传闻,苹果将在新款手机中搭载 3D 结构光人脸识别技术。 我们看好,3D 结构光人脸识别将成为继指纹识别之后,苹果再次领先其他 厂商 2 年的组件,预计带来未来 5 年的产品渗透期!同时 3D 识别极有可 能成为 AR 的标配部件,带动手机的新应用场景的出现。 1) 应用场景催化安全性需求。 脸部识别其实从 15 年开始就出现应用场景,从近两年应用层面看,金融相 关安全领域是应用渗透最快的,银行、互联网金融等金融机构逐步引入脸部 识别,这点和指纹识别相似。我们观察到,伴随手机移动支付的用户习惯逐 步形成,手机支付市场继续渗透终将催化安全性需求的升级,届时脸部识别 也将进入快速渗透周期,而这个逻辑转化为市场行为,还需要第一个吃螃蟹 的人出现。 2) 终端厂商间的创新竞赛。 三星去年发布 NOTE7 大胆加入虹膜识别,我们当时预判鉴于三星虹膜识别 方案还存在室内使用、不能戴隐形眼镜等限制,同时从产业链判断脸部识别 预计会成为苹果未来实现弯道超车的选择。此外,虹膜、面部识别解放指纹 识别后,还有利于手机厂商在设计上提高屏占比。事实上,手机巨头间的光 学创新竞赛一直存在,从最早的像素大小,之后的双摄,再到今天的人脸识 别,乃至未来的光学投影,其实只要用户仍旧需要更清晰、更真实、更绚丽 的显示,光学创新竞争的逻辑也就将继续持续。 3) 技术积累进入成熟兑现期 任何的技术创新都能在专利和收购中提前知晓,脸部识别进入智能终端这不 仅仅是一种猜测,业界巨头已经长期积极布局脸部识别。以苹果为例,在 2010 年 9 月收购瑞典算法公司 Polar Rose,在 2013 年收购 Prime Sense, 自 2015 年 9 月及 11 月收购机器学习与图像识别公司 Perceptio,以及动作 捕捉公司 Faceshift 之后,又于 2016 年 1 月、8 月又分别收购 Emotient、Turi 两家公司,近期再收购脸部识别公司 Real Sense。从专利情况来看,苹果、 三星、华为、谷歌、微软近几年也积累了大量深度信息获取的解决方案专利。 证券研究报告 2017 年 02 月 22 日 投资评级 行业评级 强于大市(维持评级) 上次评级 强于大市 作者 农冰立 分析师 SAC 执业证书编号:S1110516110006 nongbingli@tfzq.com 潘暕 联系人 panjian@tfzq.com 洪骐 联系人 hongqi@tfzq.com 行业走势图 电子制造 13% 8% 3% -2% -7% -12% -17% 2016-02 2016-06 沪深300 2016-10 2017-02 资料来源:贝格数据 相关报告 1 《电子制造-行业投资策略:深港通开 通,A 股+港股电子股投资策略》 2016-12-05 2 《电子制造-行业点评:三星收购 Harman 深度解读,看好汽车声学整合 趋势》 2016-11-20 核心推荐 3D 人脸识别光学膜厂商——水晶光电。 风险提示:新技术市场推广不及预期 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 行业报告 | 行业点评 1. 终端厂商定义创新逻辑,为何这次是光学? 我们去年 8 月全市场独家挖掘 3D 人脸识别,陆续发布《光学革命系列一:波长看光学》、 《为什么现在需要重视脸部识别》和《深度推荐水晶光电:光学革命的践行者》三篇报告, 尽管最近市场热点关注在我们预期来看稍晚一些,但不妨碍我们分享为何去年 8 月判断光 学尤其是人脸识别将成为消费电子下一创新点的逻辑。 1) 应用场景催化安全性需求。 脸部识别其实从 15 年开始就出现应用场景,从近两年应用层面看,金融相关安全领域是 应用渗透最快的,银行、互联网金融等金融机构逐步引入脸部识别,这点和指纹识别相似。 我们观察到,伴随手机移动支付的用户习惯逐步形成,手机支付市场继续渗透终将催化安 全性需求的升级,届时脸部识别也将进入快速渗透周期,而这个逻辑转化为市场行为,还 需要第一个吃螃蟹的人出现。 2) 终端厂商间的创新竞赛。 三星去年发布 NOTE7 大胆加入虹膜识别,我们当时预判鉴于三星虹膜识别方案还存在室 内使用、不能戴眼镜等限制,脸部识别会成为苹果未来实现弯道超车的选择,除此外,虹 膜、面部识别解放指纹识别后,还有利于手机厂商在设计上提高屏占比。事实上,手机巨 头间的光学创新竞赛一直存在,从最早的像素大小,之后的双摄,再到今天的人脸识别, 乃至未来的光学投影,其实只要用户仍旧需要更清晰、更真实、更绚丽的显示,光学创新 竞争的逻辑也就将继续持续。 3) 技术积累进入成熟兑现期 任何的技术创新都能在专利和收购中提前知晓,脸部识别进入智能终端这不仅仅是一种猜 测,业界巨头已经长期积极布局脸部识别。以苹果为例,在 2010 年 9 月收购瑞典算法公 司 Polar Rose,在 2013 年收购 Prime Sense,自 2015 年 9 月及 11 月收购机器学习与图像 识别公司 Perceptio,以及动作捕捉公司 Faceshift 之后,又于 2016 年 1 月、8 月又分别收 购 Emotient、Turi 两家公司,近期再收购脸部识别公司 Real Sense。从专利情况来看,苹 果、三星、华为、谷歌、微软近几年也积累了大量深度信息获取的解决方案专利。 2. 人脸识别技术比较,为何选择是结构光? 人脸识别技术实现须获取 3D 深度信息,主流测量方法包括双目、结构光和 TOF,其中结 构光和 TOF 两种主动式测量方法更适用手机应用场景。我们认为此次苹果前置摄像头确定 采用结构光而非 TOF 方案主要基于以下几点: 1)从客观需求出发,虽然 TOF 的 FPS 更高,但手机人脸识别主要针对静态应用场景,不 需要实时追踪的高刷新频率,结构光方案完全够用; 2)体积功耗成本:TOF 方案需要相位精测和高频刷新率,尽管当下 COMS 芯片性能能够 使 TOF 小型化,但仍存在功耗大的问题,同时成本方面,TOF 相位差计算比结构光解码算 法要求更高; 3)技术路径依赖:苹果此前通过收购 Prime Sense 等公司储备有大量结构光解决方案,且 技术路径相当成熟,配套开发资源也更多,综合来看结构光是当下更合理的选择。 4)拍摄精密度:TOF 方案拍摄精密度有限,无法进行精密的人脸识别。 结构光属主动式非接触三维视觉方案,一套基本的结构光系统主要有结构光投射装置、 RGB/IR 摄像机、图像采集及处理系统(芯片)组成。其基本原理是由结构光投射器向被 测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构,并由图像传感器(如摄像机)获得图像, 通过系统几何关系,利用三角原理解码计算得到物体的三维坐标。结构光测量方法具有计 算简单、体积小、价格低、大盆程、便于安装和维护的特点。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 行业报告 | 行业点评 图 1:结构光人脸识别相关产业链及标的 资料来源:天风证券研究所整理 TOF(Time of flight)相较结构光需要额外的计时装置和驱动器,但核心零部件基本一致。 TOF 通过给目标连续发送光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,通过探测光脉冲的 飞行(往返)时间来得到目标物距离,现在实践中一般是发射强度随时间周期变化的正弦 信号调制红外脉冲,在 3D 物体表面漫反射,CMOS 传感器接受反射光,通过测量相位差 判定飞行距离,获取 3D 物体表面物理信息。对比结构光方案,TOF 功耗更大,算法要求 更高。 图 2:面光源结构光一次性扫描获取深度信息 图 3:TOF 利用相位差计算获取深度信息 资料来源:谷歌、天风证券研究所 资料来源:谷歌、天风证券研究所 采用近红外识别方式的必要性: 结构光为何要采用红外探测器和接收器?在室外使用结构光人脸识别是有问题的,因为太 阳光有大量的红外分量在,所以在室外,如果打出这些光照到物体上再做反射的话,他会 淹没在太阳光的红外分量里。太阳光在 940nm 波段里有一个能量的极小值,利用这个窗 口在室外打出 940 的光照到物体作为反射,我们的接受器是能感受到的。所以我们要采用 近红外人脸识别。 在相应波段强度高于环境光的主动近红外光源, 一般为高功率 850nm 和 940nm 红外 LED; 能够接收近红外光的摄像头,通常为 CCD 图像传感器。CCD 具有体积小、重量轻、失真 度小、功耗低、可低压驱动、抗冲击、抗振动、抗电磁干扰强的优点,因此被广泛应用于 各种图像采集系统。在人脸识别系统中的 CCD 基本上是硅衬底的,其光谱响应范围为 400nm~1100nm,该范围也就是窄带滤光片要考虑的光谱范围; 窄带滤光片,置于摄像头镜头外,允许近红外光通过的同时过滤环境光。主要用来隔离干 扰光,透过信号光,充分突显有用信息,减小干扰信息,为后续的图像处理和识别奠定基 础。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 行业报告 | 行业点评 图 4:Project Tango 结构光解决方案核心零部件拆解 资料来源:iFixit,天风证券研究所 结构光和 TOF 方案核心零部件基本相同,区别在于结构光采用三角解码方式获取 3D 信息, TOF 通过计算相位差实现。近两年在 VR/AR 市场,由于 COMS 芯片计算能力提升,TOF 方案开始尝试小型化切入,其在实时追踪和 3D 信息重构质量上优于结构光,但相应地功 耗和整体成本也更高。从目前人脸识别的需求角度出发,在静态条件下不要求太高的 FPS 或成像质量,结构光是更合理选择。 图 5:立体视觉、结构光和 TOF 三种成像技术对比 资料来源:Texas Instrument,天风证券研究所 3. 从生物识别到虚拟现实,光学应用爆发前夜 作为卖方市场上跟得最紧密的光学研究团队,我们坚定看好光学技术在下一场技术革命中 的引领作用。3D 相机为消费电子注入新生力,大客户今年确定采用前置结构光以实现人 脸识别功能,但并不会止步于前置人脸识别,我们预计未来有望进一步实现后置或前置+ 后置 TOF,移动终端最终将升级成 AR/VR 手机。 3.1. 移动端的下一波浪潮在虚拟现实,TOF 创新接力结构光 外观系列创新之后,下一波移动终端创新将围绕 AR 与 AI 进行革命性创新。光学领域 TOF 有望接力结构光,从生物感知到虚拟现实,从人脸识别到 3D 建模,带来产业端升级和用 户体验优化。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 行业报告 | 行业点评 3.1.1. 近距离传感器与 TOF 是一个硬币的两面 智能手机的近距离传感器,与 TOF 传感器相似,通过发射并接受红外线以计算点到点的距 离。所不同是,近距离传感的功能是通过红外线进行测距,用于判断手机是否贴近人脸或 衣物,从而决定是否关闭屏幕的触屏功能,防止误操作,同时也可以节省电量,延长续航。 工作原理是利用红外线传播时的不扩撒原理,通过近距离传感器的红外 LED 发射一束红外 线,获得红外线从发出到被光学传感器接收的时间以计算距离,作用范围一般为几厘米。 现在很多手机以及平板都装有近距离传感器,一般位于设备正面的左上角或者右上角,位 于手机听筒的两侧或者手机听筒凹槽。 图 6:近距离传感器工作示意图:范围内无物体 图 7:近距离传感器工作示意图:范围内有物体 资料来源:EETimes,天风证券研究所 资料来源:EETimes,天风证券研究所 下一个十年人机交互方式将更加智能与便捷,从被动触控到主动捕捉手势,对人体行为捕 捉的关键设备是近距离传感器。智能手机从最早的按键到触屏,再到语音识别、人脸识别、 虹膜识别,乃至动作捕捉,设备对于人的行为反馈由被动逐渐向主动发展,人可以用一些 更自然的行为来控制机器。未来,人们将可以隔空对显示屏比划手势,操控电子产品。根 据 MarketsandMarkets 研究,预计近距离传感器的市场规模在 2020 年将达到 37 亿美元, 2015 年至 2020 年的复合增长率为 5.3%。 除了移动智能设备,近距离传感器预计会在汽车中大量采用。手势识别可以控制汽车电台、 温度、窗户等辅助功能,可以大大减少驾驶过程中驾驶员的分心程度。根据 IHS 报告,应 用在汽车上的近距离传感与手势识别设备在 2023 年将达到 3873 万件,其中九成来自于距 离传感器,届时将有 40%的新车在出厂前将会配备该设备。此外,距离传感器在工业制造 也有较大应用空间。近距离传感器可以辅助工业上流水线运作与自动化生产,提高生产精 度与效率。 我们在去年 11 月的《水晶光电:光学革命的践行者》就判断,基于苹果在 Iphone7 的距 离传感反应尺寸、反应速度、性能等方面不断提升的逻辑,苹果是在为后续更自然化的人 体感知进行提前布局,如今新机采用人脸识别方案,符合我们的预判。IPhone7 plus 的距 离传感器与之前相比,具有较大创新和突破。封装尺寸为 2.90 mm x 2.50 mm x 1.25 mm, 与 IPhone6s plus 相似,但采用新的封装方式,将 ASIC 芯片直接置于距离传感器内部,使 数据传输更快速和准确。今年苹果引进人脸识别方案,在生物感知又下一城。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 行业报告 | 行业点评 图 8:Iphone7 近距离传感器 图 9:Iphone7 近距离传感器(绿色框右侧) 资料来源:威锋,天风证券研究所 资料来源:EETimes,天风证券研究所 3.1.2. 光学创新持续,前置结构光之后,背面 TOF 同样值得期待 AR 与 AI 是移动终端下一次革命性创新。我们认为移动端的创新分为改善性创新和革命性 创新。2010 年智能机 Iphone 4S 作为划时代性的产品,使移动端从功能机时代过渡到智能 机时代,属于革命性创新。预计 2017~18 年移动端创新主流是 OLED+曲面玻璃+无线充电 等围绕手机外观和辅助功能等改善性创新。这波改善型创新伴随着下一波革命性创新的黎 明,即终端功能重新定义(AR)与人工智能应用(AI)。 人脸识别顺应当下改善型创新趋势提升手机便利性,虚拟现实承接下一代革命性创新重新 定义移动端功能,光学在两个创新浪潮间扮演着关键角色。前置结构光实现人脸识别只是 个开始,光学在移动消费终端的创新未来空间更充满想象空间,虚拟现实成为下一代计算 平台不代表着移动端的没落,届时移动终端将作为各种场景下虚拟现实的接入口,AR/VR 手机将成为下一个爆发点。 巨头最先布局移动端虚拟现实,吹响进军 AR 的号角。谷歌在 2014 年推出 Project Tango, 意在移动端布局 3D 感知,为未来市内 3D 建模和机器人视觉感知做准备,更为未来 AR 设 备铺垫好交互渠道。Project Tango 内置四个摄像头,支持 RGB 和红外探测功能,通过采 集红外传感器对环境的反弹信息,计算场景景深。Project Tango 把所有的传感器都装在同 一块平板上,实时监测周围环境并计算用户朝向及身体相对环境的位置,每秒进行 1500 万次 3D 测量,绘制 3D 模型。第一代 Project Tango 采用结构光获取景深信息,第二代则 采用了 TOF。主要是因为智能手机越来越轻薄,TOF 不需要结构光的基线(baseline) ,体 积更小。 图 10:第一代 Project Tango 采用结构光进行 3D 建模 图 11:第二代 Project Tango 采用 TOF 进行 3D 建模 资料来源:威锋,天风证券研究所 资料来源:EETimes,天风证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 行业报告 | 行业点评 从今年 CES 看电子产品创新趋势,手机端口接入 VR/AR,产业链在软件和硬件积极准备, AR 手机推广蓄势待发,TOF 方案值得期待。华硕计划在今年 5 月份发售的 ZenFone AR, 为全球首款同时支持 Google Tango(AR)和 Daydream(VR)的手机。ZenFone AR 采用 三摄像头方案,主摄像头像素值为 2300 万,在两个辅助摄像头分别为运动追踪摄像头和 深度感知摄像头。其中,深度感知摄像头采用 TOF 方案,用红外技术测量深度距离。未来 更多的机型将采用 TOF 方案进行 3D 建模。 图 12:华硕 ZoneFone AR 图 13:华硕 ZoneFone AR 三摄像头方案 资料来源:华硕、天风证券研究所 资料来源:长虹、天风证券研究所 3.2. AR 改造视觉,短焦投影技术带动光学成像革命 AR 改造视觉,光学革命传统成像方式。AR/VR 带来的是整体创新方案,除了 3D 相机方面 的应用,增强现实还将带来光学成像方面的革命。关于虚拟现实方面我们在去年 6 月份的 《虚拟显示:投出一片新天地》强调对于显示成像技术的重视,我们看好 AR 将虚拟与现 实结合的混合显示在未来的应用。虚拟现实的关键技术在于现实技术与交互技术,显示技 术厂商对位较稳定,交互方式缺乏统一标准,呈现多样化发展。增强现实的核心技术在于 显示成像,主流 3D 技术包括立体技术和光场技术。 未来 AR 与 VR 会呈现融合的趋势,更看好增强现实在未来渗透率的提升空间,短焦微投 市场已经出现,我们预计投影技术将成为未来新一代的显示方式。投影设备中,光源与屏 幕间的不透明或半透光物体具备图案及颜色变化时,相应的屏幕成像随之变化。主流投影 机技术包括 CRT、LCD、DLP、LCOS 以及激光投影(Laser+LCoS 或 Laser+MEMS)等, 其中 CRT 技术已经基本被淘汰。我们更看好基于反射式的 LCOS 在功耗和性价比的优势, 以及具有较高的产业参与度,潜力巨大。 表 1:主流微投影技术比较 LCOS DLP 工艺难度 较低,标准液晶封装 很大,机械实现微反射镜阵 尺寸 基本相同 光电效率(功耗) 小于 0.1W 由于 DMD 芯片上有处理器,功 耗远超过 LCOS 色纯度 基本相同 对比度 DLP 具有优势,但由于外界光对比度影响较大,实际效果基本相同 LCOS 芯片设计封装:美国的 Syndiant, DisplayTech、台湾奇景光电以及国内的 由德州仪器(TI)独家掌握 长江力伟;光学组件:奇景光电、长江 力伟、水晶光电 技术 资料来源:天风证券研究所整理 4. 光学革命时代,A 股看什么 随着产业链确定大客户采用的方案是结构光,目前国内最确定性受益标的是水晶光电。此 外关注 VSCEL 相关激光发射器类、CIS 类、窄带红外滤光组件、模组、镜头及算法等产 业链相关。未来光学革命轮转,TOF 及短焦微投市场放量,水晶光电未来长期高成长性。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 行业报告 | 行业点评 4.1. 窄带滤光片为人脸识别核心光学元件之一 窄带滤光片属于带通滤光片,水晶光电 940nm 近红外技术应用前景广阔。带通滤波片是 一种可以让特定波长的光通过而让其它波段的光反射(或衰减)的光学组件窄带滤光片可 以让 350nm~2000nm 以内的任意波长,透过率大于 70%以上;截止波长从 200nm 到 3500nm 以内任意波段,截止深度有 1OD~6OD。预计采用 940nm 窄带滤光片,可以彻底过滤可见 光,以供 CCD 或 CMOS 感光芯片成黑白图像,可应用于人脸识别、近距离传感以及深度 相机等。窄带滤光片对边缘衰减率要求严格,对镀膜工艺要求较高,其产品价值比蓝玻璃 IRCF 高,潜在市场广阔。 基于可见光的传统的脸部识别技术有着难以克服的缺陷,近红外脸部识别技术能够彻底解 决光照影响问题。主动近红外人脸成像设备能为人脸提供亮度、对比度、曝光等特性优良 的高质量人脸图像,设备主要包括主动近红外光源、摄像头和窄带滤光片等组成。 作为 A 股最大规模镀膜厂商,水晶光电将获益于体感生物识别大趋势确立,大客户采用, 逻辑确立。早在 2010 年,水晶光电就有为微软第一代体感设备 Kinect 供应窄带滤光片的 经验。 目前,水晶光电已经有了窄带滤光片的充足技术储备以及量产能力,囿于之前体 感市场的不温不火,主要供应于家用游戏机市场,体量较小。目前市场上窄带滤光片供货 商较少,但是随着 2016 年三星引领虹膜识别,以及智能手机搭载脸部识别的创新趋势形 成,体感市场逐渐放量,今年大客户采用,将形成行业示范效应,成长性逻辑得到验证。 未来虚拟现实技术与市场成熟时,TOF 和短焦微投市场放量,长期看水晶光电价值潜力巨 大。 4.2. 窄带滤光片受益程度有多大? 客户将采用脸部识别近红外传感器,至少 2 对近红外接发传感器,窄带截止滤波片单价大 约 4 元。由于整个模组大约 70 元,成本增加不高,预期大客户三款新机都会采用人脸识 别技术。窄带滤光片只有水晶光电和 VIAV 能够量产供应,由于大客户的光学在大陆整合, 由于采购国内滤光片在运输、沟通等协作问题,我们预期水晶供货占比不低于 50%。根据 我们保守测算 17-19 年预计增量营收 9.79 亿、18.41 亿、28.40 亿。 表 2:水晶光电营收增量测算 (亿部) 2016E 2017E 2018E 2019E 2020E 3.09 3.16 3.35 3.50 3.60 0% 30% 35% 40% 45% 0.00 0.95 1.17 1.40 1.62 苹果手机销量(亿部) 2.3 2.5 2.6 2.7 2.8 人脸识别渗透率 0% 60% 90% 100% 100% 0.00 1.50 2.34 2.70 2.80 9 9.9 10.9 12 13.2 0% 0% 10% 25% 35% 窄带滤光片用量(亿片) 0.00 0.00 1.09 3.00 4.62 全球手机窄带滤光片需求量(亿 0.00 2.45 4.60 7.10 9.04 市场空间(元) 0.00 19.58 36.81 56.80 72.32 市占率 50% 50% 50% 50% 50% 水晶光电营收增量(亿元) 0.00 9.79 18.41 28.40 36.16 三星手机销量(亿部) 三星红模识别渗透率 窄带滤光片用量(亿片) 窄带滤光片用量(亿片) 其他品牌手机销量(亿部) 其他品牌人脸识别、红模识别渗 透率 片) 资料来源:天风证券研究所整理 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 行业报告 | 行业点评 1. 附 3D 结构光专家会议纪要 专家介绍 3D 结构光: 手机实现 3D 人脸识别三种方式 一是传统的双目,两个都是可见光摄像头,这个大家也比较熟悉。它的劣势是比较明显的, 就是算法麻烦,计算量大,要实现高的分辨率也比较困难。同时它将会有误判的情况出现, 比如说两个东西虽然有一前一后的距离,颜色很接近,必然会造成误判的情况出现。 还有另外一种,用 TOF 做距离的探测,它的优点是利用光的延时来进行距离的测量,可以 马上就可以报出的距离,他们也不需要很多复杂的计算,这是它的优势。但是它有一个很 明显的劣势,目前来说,TOF 没办法做成一个比较精密的成像。在我所了解的信息里,TOF 目前能实现的最高像素是 0.1M 像素,如果这样的像素下是比较难用作人脸识别、虹膜识 别的,同时他们也会有面临用红外光的问题(后面会说) ,这是 TOF 的劣势。 由于上面两种方法他们有各自的缺点,我们有第三种方式就是我们的结构光,英文叫做 Structured light,它为什么叫这个名字?他们打出来的光并不是普通的光源,他们打出来 的光是有一定的细节,最简单的是打出黑白相间的条纹,去照射我们的物体。黑白条纹打 到一个平面,它反射过来其实仍旧是黑白的条纹;但是如果它是打到某些物体上,例如圆 柱。黑白条纹有一些畸变,通过这个畸变就可以把它的立体信息提取出来,这是最简单的 一种。比较先进的是打出一种散斑作为结构光,我们可以把大面积的散斑划分成很多小区 域,如果是 9×9 的九宫格的话,某一些格子可以是亮的,某些格子是暗的,相当于是对 空间做成了编码,有了这个编码就知道这个点是处于我们画面中的哪些位置。利用这些散 斑我们可以知道,如果没有物体的情况下它只是一个均匀分布的散斑,有物体的情况下, 我们发现散斑会产生一定的畸变,根据编码我就知道这一点激变位于什么样的位置,同时 可以把 3D 的信息可以提取出来。这是结构光的优势,它不需要用很精准的时间延时来测 量,只需要用普通的红外摄像头去收集一些红外的信息,就可以进行 3D 的测算。 但是对于结构光我们会有技术问题,1)首先是光源的问题,它还是需要红外的光源进行, 但是我们知道,红外光源在室外使用是有问题的,因为太阳是连续波段,一般来说他们有 大量的红外分量在,所以在室外,如果打出这些光照到物体上再做反射的话,他会淹没在 太阳光的红外分量里, 我们没办法探测到。 这次传言苹果用的波段其实是 940 到 950 波段, 这个波段是有讲究的,因为太阳光虽然是一个连续的光谱,唯独在这个波段里有一个能量 的极小值,因为大气中的水分子会吸收这部分的能量进行共震,太阳光有这个窗口,也就 是说他利用这个窗口在室外打出 940 的光照到物体作为反射,我们的接受器是能感受到的。 一般来说,我们传统的硅基红外探测器是达不到 940 吸收的波长,一般在 800 多的波长, 这种波长肯定会淹没在太阳的红外分量中。据我了解,目前能做到 940 作为吸收比较强的 话只有一个叫 Invisige 的公司做的量子薄膜可以精确调节基础波长,可以作为红外的吸收。 他们的基底仍旧是普通的硅基基底,只是把传统 sensor 的吸收层换掉,从而可以实现 940 波长吸收的探测器,它的分辨率还是挺高的,完全可以满足成像的需求。 据目前的信息来看的话,如果苹果真要采用人脸识别,我觉得他们可以采用我们的 VSCEL 的模组作为发射器,同时他们可以用一个这种薄膜做成的摄像头作为红外的识别,然后再 用一个 TOF 的接收器去做 TOF 的接近感应测量,再加上普通的 RGB 的摄像头,这样的方 案来做整体人脸识别+前置摄像头+距离探测功能。 【提问】 :如果是 940 这样的频段,是不是在吸收薄膜或是吸收传感器之前还是需要加一 个窄带的滤波片和光学组件? 【陈总】 :主要是看你是否需要。我们的 IR 摄像头拿来成像的话,并不是拿来做可见光的 成像,加和不加的区别是,你如果加了,你会得到散斑的主图像,根据散斑可以换算成 3D 的建模;如果你不加的话,你仍然可以得到带有散斑的黑白的红外图像。这个窄带滤波需 不需要加的话要看应用。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 行业报告 | 行业点评 【提问】 :结构光模组上做小有什么特殊的要求? 【陈总】 :模组小的话就看那几部分, 首先 TOF,他大概有四大块,1)首先 RGB 摄像头可以做小;2)IR 摄像头一般来说 pixel 会稍微大一点,要做在手机里的话还是可以的;如果用我们说的量子薄膜技术,这个模组 还能再小一点。3)TOF 模块本身已经挺小的,也是问题不大。4)剩下的就是光源部分, 光源做小是可以,如果像以前我们用 LED 做的话,小的话功率上可能上不去,因为普通的 LED 光源,它是发散的,尽管我们可以用一些相应的手段让它比较收窄一点,其实它自己 发散了。所以要提到相应亮度的话,功耗会比我们小型的激光器要功率大一点,小型的激 光器发射的是类似激光,同时又能实现低功耗,这是比较理想的。 【提问】 :市场比较关注的是 LED 和激光的区别,能不能帮我们讲一下,前面已经讲到散 射的形式,LED 比较散,加工的角度来说,是不是传统的 LED 厂都有这种生产能力?哪些 厂商能力比较强一些? 【陈总】:工艺上不一定,小型的新型激光器加工的工艺,加工的工艺并不完全一致,部 分厂有能力做出这种光源。三星供应链里目前只有欧司朗给三星打过样本,其他行业内的 厂商都没有做。 【提问】 :DOE(扩散片)是不是有垄断性?这个领域国际大客户有一定的进展之后,国内 供应商会不会快速跟进? 【陈总】 :大客户独断性技术是怎么实现 950 波长去吸收、去探测的技术,其他各部分普 通的模组厂都能具备,有几个模块是需要 AA 机台做一些校正有一些门槛,小厂不一定能 做,其他的并不是很独占的技术。更关键的技术是有没有苹果认证更困难一些。 【提问】:VSCEL 模组产业化是不是有一些瓶颈还是已经非常成熟的技术?好像在光通信 的领域用得多一点? 【陈总】 :这个结构的光源,技术上是可以做的。 【提问】 :您提到比较特殊的薄膜,对 940 波长变换的薄膜,是因为 IR 摄像头对 940 波长 不太敏感?这个膜的原理是不是把这个波段的波长进行变换才送出去的? 【陈总】 :硅基材料一般只能吸收 800 波长。 它是纳米导膜,通过控制离子的直径和外围包裹物的成分,可以随便去改变物质的吸收峰, 可以连续在不同的波段里进行调整。这种薄膜的优势其实不仅仅是在于红外,他们也可以 做 RGB sensor 去提高对某些颜色吸收的能力。它真正的亮点是可以随便调解吸收波长,作 为光电的转换。 【提问】 :这个薄膜是单独的还是整合的? 【陈总】 :会和 sensor 整合在一起,是把传统的 sensor 感光层换掉了,换成这种薄膜,下 面信号处理电路还是硅基电路。 【提问】 :市场上比较关注的是水晶光电的窄带滤波器,现在看来不是非常必须的部件? 【陈总】:还是要看应用,如果只是需要这个膜,画面越干净越好,只要保持有激变的散 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 行业报告 | 行业点评 斑就可以的,不需要其他的红外成像,这样的情况下,有这样的窄带滤波是最好的。 【提问】 :关于 TOF 和结构光这块,我看有报告说 TOF 在距离上比结构光有一定的优势, 以后会不会出现后置的摄像头 3D 建模用到 TOF,前置用结构光? 【陈总】 :目前来说还是挺困难的,因为 TOF 像素是做不上去的,能量产的是英飞凌 VO3 型号的 TOF 芯片,只有 300×200 多的精度。 【提问】 :关于光源,外行报告说用到 10×10 的光芯片,大概 100 个芯片,我们之前做的 方案、对大客户的方案芯片的使用情况大概是什么样的? 【陈总】:多光源的方案是有的,据我了解不是做在手机上,只是刚开始开发的时候,我 们会考虑用多个光源,一个的话可能满足不了这么大面积的散斑形成的。 【提问】 :结构光能实现比较高的像素吗? 【陈总】 :结构光我看到的,比如说是作为成像的结构光,我见过 13M 像素的可以做。 【提问】 :为什么和 TOF 有这么大的差距? 【陈总】:结构光接收光仅仅是红外摄像头,红外摄像头能够达到分辨率大家就是多少, 但是 TOF 的话,他们需要对光的反射延时进行探测,所以没有办法做成很大面积出来。 【提问】 :用结构光和用 TOF 对于发射端的要求是不是不太一样? 【陈总】:目前觉得应该差不多,我觉得手机空间做得要求这么高的情况下,应该会把距 离探测的 TOF 和我们结构光源二合一用同一个光源进行。 【提问】 :TOF 空间侦测的应用? 【陈总】 :可以做一些扫描建模、3D 打印,可以对收集周围的环境做一些空间的定位,这 个相对来说在室内导航意义可能会更大一点。手机产业创新点已经越来越少了,如果这个 技术衡量成本以后,其实能把它加上去的话,可能也是成为大家做差异化的出路,这是我 个人的看法。TOF 放在前置摄像头上可以做活体检测。未来扩产的,提取人脸识别、虹膜 识别之后,软件识别丰富的体验。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11 行业报告 | 行业点评 分析师声明 本报告署名分析师在此声明:我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,本报告所表述的 所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与,不与,也将不会与本报告中 的具体投资建议或观点有直接或间接联系。 一般声明 除非另有规定,本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司(已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格)及其附 属机构(以下统称“天风证券”) 。未经天风证券事先书面授权,不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、 内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为天风证券的商标、服务标识及标记。 本报告是机密的,仅供我们的客户使用,天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户。本报告中的信息均来源于 我们认为可靠的已公开资料,但天风证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参 考,不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以 及特定需求,在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估,并应同时考量各自 的投资目的、财务状况和特定需求,必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成 的一切后果,天风证券及/或其关联人员均不承担任何法律责任。 本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。过往的表现 亦不应作为日后表现的预示和担保。在不同时期,天风证券可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。 天风证券的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报 告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。天风证券没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。天风证券的 资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。 特别声明 在法律许可的情况下,天风证券可能会持有本报告中提及公司所发行的证券并进行交易,也可能为这些公司提供或争取提供投 资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。因此,投资者应当考虑到天风证券及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客 观性的潜在利益冲突,投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一参考依据。 投资评级声明 类别 说明 股票投资评级 行业投资评级 评级 体系 买入 预期股价相对收益 20%以上 自报告日后的 6 个月内,相对同期沪 增持 预期股价相对收益 10%-20% 深 300 指数的涨跌幅 持有 预期股价相对收益-10%-10% 卖出 预期股价相对收益-10%以下 强于大市 预期行业指数涨幅 5%以上 中性 预期行业指数涨幅-5%-5% 弱于大市 预期行业指数涨幅-5%以下 自报告日后的 6 个月内,相对同期沪 深 300 指数的涨跌幅 天风证券研究 北京 武汉 上海 深圳 北京市西城区佟麟阁路 36 号 湖北武汉市武昌区中南路 99 上海市浦东新区兰花路 333 深圳市福田区益田路 4068 号 邮编:100031 号保利广场 A 座 3 楼 号 333 世纪大厦 20 楼 卓越时代广场 36 楼 邮箱:research@tfzq.com 邮编:430071 邮编:201204 邮编:518017 电话:(8627)-87618889 电话:(8621)-68815388 电话:(86755)-82566970 传真:(8627)-87618863 传真:(8621)-68812910 传真:(86755)-23913441 邮箱:research@tfzq.com 邮箱:research@tfzq.com 邮箱:research@tfzq.com 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12
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