賽迪顧問預測，全球移動終端3D Sensing模組市場的市場規模將從2017年的15億美元成長到2020年的140億美元，未來三年的年複合成長率將達到209%；

到2025年3D Sensing、IR CIS相關供應鏈市場規模年複合成長率將達24%

什麼是3D sensing攝像頭

到底什麼是3D Sensing攝像頭呢？它和之前的2D攝像頭有什麼區別呢？3D Sensing包括哪幾種技術方案呢？以及目前3D Sensing產業鏈接是怎樣的，涉及到哪些公司呢？下來帶你瞭解所有！

普通的2D攝像頭只能夠將你所看到的以平面圖片的方式呈現出來。

3D Sensing攝像頭不同，它是由多個攝像頭+深度傳感器組成的，因此它可以通過解讀三維的位置及尺寸信息,來實現實時的三維信息採集,從而為消費電子終端加上了物體感知功能,引入多個“痛點型應用場景”。

3D Sensing攝像頭不僅在色彩和分辨率上比2D攝像頭有所提升，更是在圖像上以動態的呈現方式展現給我們一個更為立體的圖片。並且2D攝像頭無論在觀測距離、效果，還是抗干擾性及夜視都不及3D Sensing攝像頭。

三大應用 場景

場景 1-人臉識別元年來臨。採用紅外線的 3D 人臉識別解決了環境光 照影響 ，3D 攝像頭技術進行拍攝時採集得到人臉圖像深度信息，能 夠獲取更多的特徵信息在傳統人臉識別技 術基礎上大幅提升識別準確 率。

• 場景 2-手勢識別：手勢識別的關鍵便在於 3D 攝像頭（或稱 3D 感知） 技術。下一個十年人機交互方式將主動捕捉用戶手勢動作並進行識別 處理。

• 場景 3-三維重構基礎技術，AR/VR 領域將大放異彩。AR/VR 設備採用 3D 攝像頭技術 ：1、獲得周圍環境圖像的 RBG 數據與深度數據，進行 三維重建；2、 實現手勢識別、動作捕捉等人機交互方式。

目前，3D Sensing有3種主流方案

分別是結構光方案、TOF方案以及雙目立體成像方案：

結構光 “結構光”指一些具有特定模式的光，其模式圖案可以是點、線、面等。 結構光 3D 成像的原理是首先將結構光投射至物體表面，再使用攝像機 接收該物體表面反射的結構光圖案，由於接收圖案必會因物體的立體型 狀而發生變形，故可以試圖通過該圖案在攝像機上的位置和形變程度來 計算物體表面的空間信息。

雙目立體視覺 所謂雙目立體成像就是利用兩個攝像頭捕捉的圖像之前的視場角度差， 來計算出被測物體到攝像頭的距離，當視場角越大說明距離越近，反之 則越遠。

三種3D Sensing技術對比

綜合而言，雙目立體視覺在檢測範圍，3D 建模時間，弱光環境性能， 功耗，算法複雜度等指標上明顯弱於結構光和 ToF，存在明顯缺陷，因 此我們判斷未來該技術在手機 3D 成像領域前景暗淡。結構光與 ToF 各 有優劣，都具備商用推廣的基礎。

1） 結構光：適合近距離場景，目前已被手機作為前置 3D 成像方案採用。 同時結構光產業鏈當前成熟度最高，已具備量產能力，在蘋果的引 領下安卓陣營在 2018 年也陸續導入。

2） ToF：適合遠距離場景，同時在強光下表現較好，預計將成為手機後 置 3D 成像主流方案。另外考慮到 ToF 相比結構光方案在尺寸和成 本上具備優勢，因此預計在前置 3D 成像方面也將有所滲透。

中國手機品牌 3D 成像方案密集發佈

A股相關上市公司：

韋爾股份：收購了iPhone 前置攝像頭 CIS 廠商豪威

光訊科技（002281）： A 股實現 VCSEL 陣列商用的公司，光通信行業的國內 第一、全球第五。完成 850nm VCSEL 芯片的研發，2014 年小批量試製，目前 已經開始 進入正式商用化階段。

水晶光電（002273）： A 股紅外濾波片供應廠商，切入主要智能機大廠產業鏈 ，一代 kinect 窄帶濾波片供應商

福晶科技（002222）： A 股最懂“激光”的光學組件供應商，是全球激光器非 線性晶體與激光晶體的隱形冠軍；與微軟聯合研發 HoloLes AR 眼鏡；為全球光 芯片龍頭企業供應晶體與光學處理單元 ；A 股激光器相關核心元器件供應商 。

歐菲光（002456）：A 股攝像頭模組廠商，收購了蘋果前置攝像頭供應廠

聯創電子（002036）： A 股鏡頭及模組廠商

晶方科技（603005）、華天科技：光學制造工藝運用晶圓級別光學制程，需要 掌握晶圓級封裝技術。

結構光 3D 成像技術主要由 4 大部分組成

1）不可見光紅外線（ IR ）發射模組：用於發射經過特殊調製的不可 見紅外光至拍攝物體。

2）不可見光紅外線（IR） 接收模組：接收由被拍攝物體反射回來的不 可見紅外光，通過計算獲取被拍攝物體的空間信息。

3）鏡頭模組：採用普通鏡頭模組，用於 2D 彩色圖片拍攝。

4）圖像處理芯片：將普通鏡頭模組拍攝的 2D 彩色圖片和 IR 接收模組 獲取的 3D 信息集合，經算法處理得到具備 3D 信息的彩色圖片。

蘋果搶佔全球成熟資源，安卓加速跟進 目前結構光產業鏈一流供應商皆已被蘋果鎖定，包括整體方案商 PrimeSense（2013 年以 3.45 億美元收購），核心部件 VCSEL、DOE、 WLO、Fliter 中的一流供應商與蘋果合作。目前國內廠商在窄帶濾光片 （水晶光電）、接收端模組（歐菲科技）已進入蘋果產業鏈。

非蘋果結構光產業鏈

3D Sensing 的發射端和接收端

發射端由 VCSEL激光源、準直鏡頭和 DOE 擴散片組成，

接收端由窄帶濾光片、光學鏡頭和紅外 CIS 組成。

在工作時，VCSEL 激光源首先會發射出數百束特定頻率的紅外光，這些紅外光經過準直鏡頭的校準之後，被傳導到 DOE 擴散片，擴散片會將紅外光束分散成 3 萬多個隨機的紅外光點，照射到人的面部；

經過面部反射之後的紅外光被接收端接收，在經過窄帶濾光片的過濾之後，特定頻率的紅外光經過光學鏡頭的投射被紅外 CIS 所接收。

發射端的元器件大部分是創造了新的產業，價值量較大，在 VCSEL 激光源、準直鏡頭、DOE 光學衍射元件、模組等領域給相關企業帶來了巨大的全新需求。、

但發射端元器件的難度較高，需要較多的技術積累，所以目前主要是海外企業參與供應鏈，這也給未來大陸廠商的突破帶來了契機。

接收端的元器件主要是在對存量產品應用領域的進一步的擴大，價值量相對發射端要小。

大陸企業在窄帶濾光片、光學鏡頭、模組等領域已經具有較強的實力，完全可以參與進去。但在紅外 CIS 方面還是空白，需要未來的進一步突破。

▲3D Sensing 產業鏈供應商及單機價值量

此 IR 發射模組主要部件包括：不可見紅外光發射源（激光器或者 LED）、準直鏡頭（WLO）、光學衍射元件（DOE）

IR 發射模組的工作流程主要為：1）不可見紅外光發射源（激光器或者 LED）發射出不可見紅外光；2）不可見紅外光通過準直鏡頭（WLO） 進行校準；3）校準後的不可見紅外光通過光學衍射元件（DOE）進行 散射，進而得到所需的散斑圖案。因為散斑圖案發射角度有限，所以需 要光柵將散斑圖案進行衍射“複製”後，擴大其投射角度。

因此 IR 發射模組主要部件包括：不可見紅外光發射源（激光器或者 LED）、準直鏡頭（WLO）、光學衍射元件（DOE）

1、紅外激光光源：由 LED 向 VCSEL 轉變是必定趨勢。

VCSEL 產業由設計、外延片、晶圓代工、封測等四個環節組成，整個產業高度分工、專業化程度很高，擁有較高的技術門檻。

大部分設計廠商都是從光通信領域切入消費電子領域，主要廠商包括Lumentum、Finsar、Princeton 等。

Lumentum 為蘋果核心供應商，其一方面採用 IDM 模式自行製造 VCSEL，另外也與代工廠合作生產。除了Lumentum，蘋果正在積極扶持 Finsar，以降低供應鏈集中的風險。

Princeton已在 2017 年被 AMS（艾邁斯）所收購，並已在新加坡建設新工廠，用於生產高率 VCSEL，已成為小米 8 透明探索版的 VCSEL 供應商，未來可能是安卓廠商的首選。

外延片領域，英國公司 IQE 是全球最大的獨立外延片供應商，市場份額大約為 80%，是蘋果核心供應商。其他的外延片供應商還包括臺灣地區的全新和聯亞光電。

在代工領域，臺灣地區的穩懋為全球最大的化合物半導體代工廠，其在化合物半導體代工市場的市佔率超過 50%，並與 Lumentum 緊密合作而成為蘋果核心供應商。而宏捷科則擁有 AMS（艾邁斯）入股，未來有望隨著AMS 而切入消費電子 3D Sensing 產業。

在封測領域，主要廠商均來自臺灣地區，主要包括聯均、欣品和同欣等廠商。

國內主要有江蘇華芯、武漢光迅，其他還有山東太平洋、深圳源國、國星光電、華工科技、三安光電、乾照光電、華燦光電以及睿熙科技等公司。可以看出，VCSEL最初應用在通訊領域，隨著蘋果iPhone 8的3D攝像頭採用VCSEL技術引起廣泛關注。一旦智能手機市場被撬動，VCSEL的需求量將迅速打開，這就是未來6年VCSEL強勁增長的巨大推動力。

2、VCSEL 激光器光學組件 ：

光學組件主要包括準直鏡頭、DOE衍射光學元件

準直鏡頭

微型準直透鏡：是用來對發散的激光光源進行準直處理，達到平行、均勻光斑 的作用；

WLO（Wafer Level Opticals，晶圓級光學鏡頭）採用晶圓和特殊液體聚合物作為光學材料，被蘋果選為 iPhone X 的準直鏡頭方案。

目前大部分 WLO 專利都在 Heptagon（已被 AMS 收購）手中，形成了非常高的壁壘，果 iPhone X 所使用的 WLO 就是由 Heptagon 所提供。

除了 WLO 方案，目前還有 WLG 工藝和模造工藝湧現，同樣可以解決耐熱性問題，可能在未來成為準直鏡頭的選擇。未來準直鏡頭的技術路徑存在較大的不確定性。

WLG（Wafer Level Glass，晶圓級玻璃）採用半導體級工藝生產玻璃鏡頭，具有良好的耐熱性，可能在未來取代 WLO 成為準直鏡頭的首選方案。

目前 WLG 方案進展最快的廠商是瑞聲科技，公司擁有來自丹麥的 WLG模具設計和製造團隊（Kaleido）、日韓光學設計團隊和高效的本土管理團隊。

瑞聲除了可將 WLG 用作準直鏡頭，還可以用於手機前後置攝像頭等成像鏡頭，具有較大的想象空間。

但目前 WLG 方案仍不成熟，產能、良率、成本等方面仍需要時間才能突破。

國內水晶光電參與一部分鍍膜工藝，福晶科技曾為JDSU、Finisar等光通信企業供給通信級準直鏡頭，有望拓展進軍消費級準直鏡頭領域。華天科技和晶方科技在WLO方面佈局較早，主要提供WLO後段加工技術，特別是華天科技具備成熟的加工技術。

光學衍射元件，光學衍射元件（DOE）

DOE 的製造門檻較高，蘋果是由其自行設計 pattern，然後交由臺積電採購玻璃後進行圖案化過程，精材科技將臺積電 pattern 後的玻璃進行堆疊、封裝和研磨，然後交採鈺進行 ITO 工序，最後由精材科技進行切割。

臺灣地區的奇景光電也具有生產 DOE 的能力，目前正與高通合作。

大陸地區還沒有具備 DOE 設計和加工能力的公司。

福晶科技為微軟AR眼鏡HoloLens聯合研發DOE等相關元件，福晶科技主要從事各類功能晶體元器件、精密光學元器件和激光器件的研發、生產和銷售。國內初創公司馭光科技成立於2016年，但從2014年開始就在國內設計、生產DOE產品，目前已進入安卓手機3D傳感核心器件供應商，在嘉興有全資子公司馭光光電大規模量產DOE器件。

IR 接收模組：窄帶濾光片為國內廠商主要機會

窄帶濾光片

窄帶濾光片的難度和價值量都高於傳統攝像頭所用的濾光片，目前僅有VIAVI 和水晶光電的技術較為成熟，這兩家也是蘋果 iPhone X 的窄帶濾光片供應商。

接收端鏡頭

使用普通手機鏡頭，產業鏈十分成熟傳統的手機鏡頭需要達到非常好的成像效果，所以需要非常複雜的光學設計和製造工藝。

但接收端紅外攝像頭對光學鏡頭的要求遠不如可見光攝像頭那麼高，對光線的通光量、畸變矯正等指標容忍度較高，所以目前 3D Sensing 接收端鏡頭主要使用已成熟的普通鏡頭。

蘋果 iPhone X 接收端鏡頭為 4P 結構，供應商為臺灣地區的大立光和玉晶光。

除了這兩大廠商，還有關東辰美、舜宇光學、瑞聲科技等均可提供接收端鏡頭。

隨著大陸手機廠商開始普及 3D Sensing 功能，舜宇光學和瑞聲科技可能憑藉本土供應鏈優勢而獲得較大的份額。

紅外 CIS

技術較為成熟，定製化是行業主要特點

紅外 CIS（CMOS Image Sensor）即紅外 CMOS 圖像傳感器，是用來將接收到的紅外光轉換為數字信號的器件，在技術上已經比較成熟。

在原理上，紅外 CIS 與可見光 CIS 是一致的，但可見光 CIS 需要識別RGB 三種顏色，並且需要呈現非常清晰的圖像，所以對分辨率的要求很高。

而紅外 CIS 只需要獲取結構光的深度信息，不需要產生清晰的成像，所以分辨率要求不高，通常2M 像素即可滿足要求。

目前紅外 CIS 的供應商主要有意法半導體、奇景光電、三星電子、富士通、東芝等，其中意法半導體是 iPhone X 紅外 CIS 的供應商。

模組

目前，具備 3D Sensing 模組製造能力的廠商包括 LG Innotek、富士康、夏普、歐菲科技、舜宇光學等。

其中 LG Innotek 是 iPhone 3D Sensing 發射端模組的獨家供應商，富士康和夏普是 iPhone 3D Sensing 接收端模組的供應商。

歐菲科技、舜宇光學等大陸廠商在模組領域也具備很強的實力，已經可以大規模量產 3D Sensing 模組。

隨著國內手機廠商在 3D Sensing 領域快速推進，歐菲科技、舜宇光學將有望深度受益。

3D 圖像處理芯片：

壁壘高，突破難 3D 成像所需的圖像處理芯片和一般的圖像處理芯片有所區別，其通過 複雜的算法將 IR 接收端採集的空間信息和鏡頭成像端採集的色彩信息 相結合，生成具備空間信息的三維圖像。該芯片設計壁壘高，目前供應 商僅為幾個芯片巨頭，包括 STM（意法半導體）、TI（德州儀器）、NXP （恩智浦）。

ToF：前後置 3D 皆有望採用，商用在即

ToF 硬件構成類似結構光，更為簡約 ToF 產業鏈在主要環節上與結構光方案相似，主要由 3 大部件構成：1） 不可見光紅外線（ IR ）發射模組；2）不可見光紅外線（IR） 接收模 組；3）鏡頭模組。

1） ToF 可以不用單獨的 ASIC，因為其算法相比結構光簡單，可集成於 手機 AP 中；

2） ToF 的發射端不需要 WLO、DOE/MASK，但需要 MEMS 稜鏡陣列， 另外需要 MCU 做 Controller；

3） 接受端不需要窄帶濾光片，同時接收端的 IR CIS 對感測速度要求比結構光更高，供應商存在較大不同。

4）發射端均採用 VCSEL，但是 ToF 需要的功率更高；

vivo 的展示資料顯示其 TOF 3D 技術主要優勢為：

1）有效深度信息多：vivo 的 TOF 3D 超感應技術包含了 30 萬個可以進 行測距的有效深度信息點，而採用 DOE 衍射的 iPhone X 只有 3 萬個；

2）工作距離遠：vivo 展示的 TOF 3D 超感應技術可以做到至少 3 米的 測量距離。對於人臉解鎖來說，1 米和 3 米不會對體驗上造成什麼區 別，不過更遠的工作距離意味著 TOF 3D 超感應技術可以應用在更多的 場景中。

3）體積小：保證識別精度，3D 結構光的投射器和接收器需要保留一定 的距離，也就是所謂的基線（baseline），iPhone X 上的 3D 結構光需要 25 毫米左右，目前安卓陣營方案還要更長一些，帶來的結果就是 3D 結 構光模組普遍較長。相比之下，TOF 模組的 baseline 要求不高，體積上 可以做到非常小巧。

總結：根據 vivo 的研發進度，2018H2 就有望實現 3D ToF 的商用。從產 品特性角度而言，ToF 更適用於遠距離場景，另外在對成本和尺寸要求 更高的場景下 ToF 也將獲得一定的市佔率。

ToF 與結構光產業鏈相似，

成熟度相近 ToF 產業鏈在主要環節上與結構光方案相似，區別在於發射端不需要 WLO、DOE、MASK，接受端不要窄帶濾光片，同時接收端的 IR CIS 對感測速度要求高，供應商存在較大不同。

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