在OLPF的辅助下,数码相机市场能否一扫低迷现状?

    2020-03-31 17:24
    头豹研报

    2020年中国光学低通滤波器行业概览

    2022-03-02

    全文字数:3394字,精读时间:6分钟


     

    信息产业不断进化,智能手机的不断崛起,未来数码相机何去何从?

    伴随着信息产业的崛起,光学与电子学更加紧密结合。光电产品从信息的采集、传输、存贮、转换、显示都紧紧与光学玻璃的物理特性息息相关。光学玻璃的终端应用不断拓宽,中国光学玻璃生产厂商为适应下游终端产品需求,逐步进行产品、技术的优化升级,推出与欧美玻璃牌号相匹敌的产品。目前,部分产品已达到国际水平,在生产技术、产品质量的稳定性以及新产品开发等方面与欧美基本保持一致。

     

    OLPF如何高效辅助传感器更完美的展现图片?

    数码相机的CCD、CMOS影像传感器的表面并不是直接暴露在空气中,通常在传感器的上方镀有一层低通滤片,称为光学低通滤波器,全名称为Optical lowpass filter(以下简称“OLPF”)。OLPF是由两块或多块光学水晶经研磨、镀膜、切割、加工制成的平面光学元件,其主要放置于数码相机的影像传感器前方,多用于滤除红外线及修正光线的作用。目前,OLPF的主要应用领域为单反数码相机、中高级数码相机、安防监视器镜头系统等。

    OLPF作用主要是让光束经过后产生双折射,改变入射光束将会形成的目标频率,达到减弱或消除低频干扰条纹以及伪彩色干扰条纹的目的。此外,OLPF本身存在一些限制,例如光线经过后因为被OLPF过滤一次,虽然修正了摩尔纹和伪色,但降低了成像的清晰度。

    OLPF按终端需求可分为“数码相机用OLPF”和“普通OLPF”两类。此外,OLPF产品大部分属于非标准的定制产品,其具体细分产品规格有2,000多品种,例如单片OLPF、二组合片、三组合片、四组合片等。

    同样组合的OLPF根据客户不同的参数需求,如不同的中心波长、表面质量要求、镀膜的膜系设计以及大小薄厚不同的尺寸等也会使OLPF产品的性能不同。

     

    摩尔条纹带来的影响,OLPF如何解决

    目前,数码影像技术发展迅猛,应用的领域日益宽广,从数码相机到视频监控摄像头都属于典型的数码影像技术应用产品,它们的关键零组件为阵列式光电成像器件,如CCD、CMOS图像传感器。

    在用CCD、CMOS图像传感器获取目标图像信息时,由于CCD等图像传感器读取影像均采用非连续性取像方式,因此CCD等图像传感器在拍摄砖墙、服装、织物等具有高密度纹理的对象时容易出现摩尔纹。摩尔条纹的产生是由于环状或网格状的图案与CCD排列的空间频率比较接近的时候出现的一种物理现象。这些混叠的信号将影响图像清晰度,甚至出现彩色条纹干扰

     

    光学行业以什么样的方式运作?

    OLPF行业所处细分行业价值链中,上游主体为原材料生产厂商,上游原材料包含光学水晶、蓝玻璃及辅助材料等,上游原材料的供给厂商较多,短期内不存在垄断。蓝玻璃生产商数量较少,其中日本HOYA、旭硝子份额最高。

    OLPF行业中游参与者为OLPF提供商,OLPF提供商采用上游原、辅材料生产OLPF等光学光电子元器件产品,供应给镜头模组厂商,镜头模组厂商采用OLPF提供商生产的OLPF制造各类镜头模组,最终提供给下游终端客户。中游OLPF提供商中,目前,OLPF龙头提供商是水晶光电,其次是日本NDK、KDS、晶华光学、五方光电份额较小。

    OLPF行业下游主体为各类终端产品生产厂商,中游的OLPF提供商和镜头模组厂商最终提供给下游生产消费类电子和安防设备等终端产品。OLPF产品和数码相机、数码摄像机、视频监控摄像头等下游产品的镜头组是一对一的匹配关系,未来的发展前景和市场容量同这些下游产品的发展趋势密切相关。

     

    智能手机冲击下,OLPF何去何从?

    传统数码相机市场需求下滑直接影响了OLPF的市场需求,但由于OLPF依旧是数码相机中必不可少的核心元器件,因此市场需求相对规模收窄,不存在和传统胶卷一样消失。中国OLPF的市场规模(以销售价格计)从2015年的11.6亿元增长到2019年的13.6亿元,复合增长率达到4.0%。随着数码相机、视频监控摄像头市场规模不断扩大,OLPF在终端市场的发展空间同数码产品密切相关,与终端产品的发展具有较强的联动性,可间接反映OLPF的市场容量和发展空间。

    随着安防监控系统对于成像质量要求的提升,新增的需求可对冲数码相机流失的市场需求。预计中国OLPF行业未来五年市场规模(以销售价格计)将保持4.1%年复合增长率增长。


    数码相机产业链收缩下,OLPF的未来如何发展

    离子源辅助镀膜

    随着数码相机像素的提高,对OLPF的膜层强度、稳定性、耐恶劣性能等提出更高的要求,要进一步提高成像品质和稳定性,需要采用离子源辅助镀膜技术。其特点是在热蒸发镀膜过程中利用离子加速和轰击,增加蒸发材料分子的能量、轰击膜层使得膜层致密、少缺陷,膜层结构和性能接近大块材料的性能,可保证膜层强度、光谱稳定性、耐恶劣环境性能等方面都得到极大提升。离子源辅助镀膜技术最大的优点是可在传统的热蒸发镀膜设备上实现,不改变原有热蒸发镀膜工艺并将基片的加热温度从300°C降低到100-150°C甚至室温,拓展了设备使用领域。

    此外,光学镜头的耐久性环境要求驱动OLPF市场快速发展,由于90%的视频监控摄像头在户外使用,需要经受风吹日晒且要求长时间工作,要求监控摄像头必须具有耐久性环境要求。因此,耐久性环境要求提高了OLPF的技术门槛,需要在镀膜工艺中采用离子源辅助镀膜技术,具备有高端装备的行业龙头企业将获得更高的市场占有率。

    精细化发展

    未来数码产品的便携式、高像素的发展需求对OLPF市场的影响随着数码摄像机的广泛应用而不断扩大,数码相机、单反相机向着便携型、轻便型的方向发展,相应的为之配套的OLPF必然向着精细化的方向发展。此外,高质量图像也是数码相机发展的必然目标,同时,数码相机也对OLPF的表面质量提出更高的要求,这种发展趋势必然带动表面缺陷在20μm及以下的OLPF的快速发展。

    蓝玻璃组合的OLPF的数码摄像机对成像角度不敏感,可拍摄更广角度的图像而不影响图像的质量,这种OLPF可实现数码摄像机的低角度效应。随着数码摄像机功能的提升,低角度效应将是其功能发展的方向,必然促进更多的数码摄像机配备以蓝玻璃组合的OLPF。

    设计人工智能化

    未来OLPF的发展将会趋向于从OLPF基础设计向人工智能计算化、软件自动设计化发展。由于OLPF的工作原理是根据光学石英晶体的双折射现象,设计不同的光轴角度的石英晶体及其组合来匹配不同像元间距的CCD/CMOS,达到消除摩尔条纹的效果。

    OLPF的设计均是设计人员根据理论,人工计算各种不同光轴角度的石英晶片及其组合以匹配各种CCD/CMOS,以目前的技术需要设计人员熟悉掌握石英晶体相关知识、OLPF和CCD/CMOS的匹配原理,对设计人员综合技术水平和经验十分依赖。未来,大批量多规格生产的需要以及软件技术进步,日本主流企业已经采用专业的设计软件来实现OLPF的设计,设计的可靠性、效率得到极大提高,对设计人员的依赖性降低。


    深度见解:全新信息化技术下,光学低通滤波器行业面临重新洗牌

    OLPF是成像系统必不可少的功能性产品,有较长的生命周期,数码相机的更新换代不会形成OLPF的逐步淘汰,相反会为其带来良好的发展机遇和市场空间。因此,与数码相机匹配的OLPF的需求量基本保持稳定,未来一段时期内,中低端数码相机仍将保持稳定增长,下游行业所处的不同的生命周期的合理分布给本行业提供持续发展壮大的空间

    全球OLPF市场份额较为集中,市场领先提供商已建立较为稳固的客户基础和市场地位,主要表现在以下三个方面:(1)领先提供商的产能扩张迅速,已经形成了规模经济效应,水晶光电、日本电波、大真空、爱普生拓优科梦的月产能均在100万片以上,占据了全球产能60%;(2)从产品品质角度来看,领先厂商经过近几年的技术开发,设备的更新投入,合格率均保持在一个较高的水平,有利于厂商形成竞争成本优势;(3)从B2B的市场拓展来看,各领先提供商和终端产品厂商基本建立稳定的合作关系。

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