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手机|揭秘快车道上的光学摄像头行业，手机成为最大助力 | 智东西内参( 六 )


苹果发布 TOF 新机将推动 TOF 技术应用进程。 根据 DigiTimes 报告， 2020 年发布的 iPhone 将搭载 ToF 传感器。近期受新冠疫情影响，手机终端及供应商上下游市场遭受重创，手机市场出货量衰退， TOF 订单也由此受到影响。但对 TOF 市场而言，随着下半年苹果发布 TOF 新机， TOF 技术应用将迎来拐点，苹果在手机市场上具有重要的地位，后期的 TOF 应用将会受苹果影响变得更加成熟和普及。根据 IDC 和旭日大数据的预测，预计 2020 年配置 TOF 的手机出货量有望达到 1.48 亿部， 2021 年将达到 2.67亿部。
手机|揭秘快车道上的光学摄像头行业，手机成为最大助力 | 智东西内参
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▲配置 TOF 手机出货量
5G 时代搭载 TOF 镜头将成为未来趋势。 从人脸识别到 AR/VR 虚拟现实， TOF 有望接力结构光，带来手机产业的全新升级，前置人脸识别+后置虚拟现实功能可能成为手机下一个发展趋势。 对手机来说， TOF 比结构光更适合于 3D 视觉成像技术。 TOF 前置镜头也能应用于面部识别解锁，加上 TOF 自身的优良特性，用户体验好，而且 TOF成本较低，应用范围更广，更为手机厂商所青睐，越来越多的厂商开始尝试后置摄像头TOF 方案。 5G 商用为手机 3D 视觉的应用迎来新的发展机遇。在 5G 技术的支持下， TOF镜头将会逐步运用以满足 VR/AR 游戏场景等需求， 5G 时代搭载 TOF 镜头将成为趋势。根据 Techno Systems Research 数据， 2019 年采用 TOF 的智能手机渗透率为 3%，到 2023年渗透率有望突破 30%，成为中高端机型的标配。
▲TOF 手机渗透率
dToF 性能优越， 5G AR 大潮下有望成为市场主流。 iTOF 和 dTOF 原理各不相同。 激光雷达发射的光波存在两种调制方式：直接飞行时间测量和间接飞行时间测量， dToF 和 iToF 的原理区别主要在于发射和反射光的区别。 dToF 即直接发射一个光脉冲，之后测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔，就可以得到光的飞行时间。而 iToF 发射的并非一个光脉冲，而是调制过的光，由于接收到的反射调制光和发射的调制光之间存在相位差，通过检测该相位差就能测量出飞行时间，从而估计出距离。
▲dToF与 iToF测距原理
SPAD+TDC 是 dTOF 成败关键。 在具体的实现上， dToF 相较于 iToF 来说难度要大很多。 dToF 的难点在于要检测的光信号是一个脉冲信号，因此检测器对于光的敏感度比需要非常高。常见的 dToF 传感器实现是使用 SPAD。此外，从读出电路来看， dToF 需要能分辨出非常精细的时间差。例如如果需要实现 1.5cm 的测距精度，则 TDC 的分辨率需要达到 10ps，这并不容易。总体而言， dTOF 拥有响应快、功耗低、精度高等优势，未来有望成为 TOF 主流技术趋势。
▲iToF 与 dToF 性能对比
dToF进一步提升 AR体验。 目前苹果 iPad Pro 用的是dToF技术，而华为 Mate30 pro、vivo NEX 等手机采用的是 iToF 技术。安卓手机利用 iToF 技术主要是提升照片的立体感，如华为 Mate30 pro 的 ToF 镜头可精准定位物体深度信息，摄影时成像立体分明，错落有致。而 2020 款 iPad Pro，使用了一颗激光雷达 dToF 镜头， AR 体验的精准度、流畅度将大大提高，功耗也会大幅降低，助力了 iPad Pro 展示在 AR 方面强大的应用，例如，Apple Arcade Hot Lava 游戏中， iPad Pro 可以更快更准确地为客厅建模以生成游戏表面。
催生 5G 时代 AR 杀手级应用， dToF 有望成为主流。 随着 5G 网络逐步普及， VR/AR显示延迟将得到完美解决，在 5G 网络的加持之下， VR/AR 将应用在娱乐游戏、医疗、国防军事、航空航天、智慧城市、装备制造、电视直播等众多领域中，谁能抓住 VR/AR，谁就能在 5G 时代大放异彩。 dToF 的相对于 iToF 测量精准、分辨率高、响应快、功耗低、抗干扰能力强，技术优势非常明显，是进化版的 ToF 镜头，可以配合更多 AR 应用，未来有望以其技术优势在应用层催生 AR 杀手级应用，在 5G 浪潮下推动 AR 产业快速发展。与此同时 AR 的普及也将推动 dToF 的广泛使用，成为未来 TOF 技术主流趋势，也为 TOF 镜头自身上游供应链带来新的机遇。
三、 全面屏+5G 推动光学新市场扩张1、 全面屏时代屏下指纹识别开启新解锁方式
指纹识别是生物特征识别技术中的一种。 生物特征识别技术是指利用人体的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定，可用的生物特征识别技术有指纹、人脸、声纹、虹膜等。其中，指纹识别在生物特征识别技术中应用较为广泛。近年来，指纹识别技术逐步应用到智能手机上，成为支持手机解锁、在线支付的重要技术之一。
屏下指纹方式兴起。 如今，由于手机全面屏技术的突破，屏下指纹应运而生。屏下指纹技术，是指在屏幕玻璃下方完成指纹采集并完成识别的新技术，主要利用光学、超声波等穿透技术，穿透各种不同的材质，从而达到识别指纹的目的。屏下指纹识别比较稳定，可以较大程度地降低手指污垢、油脂以及汗水对解锁的影响。屏下指纹主要有两种：光学屏下指纹和超声波屏下指纹。光学屏下指纹抗环境光干扰性强，但是指纹识别容易受污渍影响；超声波屏下指纹识别抗污渍能力较强，但成像质量低，识别率也有待提升。


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