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      淺談手機上玻璃鏡片的應用
      劉延 于 2021.06.22 13:25:03 | 源自:www.njhuierpuwx.cn | 版權:特約 | 平均/總評分:09.20/184
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      前段時間小米發布了紅米K40增強版,除了游戲和散熱性能以外,這款手機還搭載了號稱5P1G的主攝鏡頭方案,其中這里的G代表Glass,即采用了一片玻璃鏡片,P代表Plastic,即塑膠鏡頭,為行文方便,以下均用數字+P/G代表鏡頭方案。玻璃鏡片在供應鏈上已經有了不少解決方案,為什么現在才開始在量產款機器上應用?它又有什么優勢和劣勢?

    1. 玻璃鏡片的優勢,平衡光學質量和厚度

      手機鏡頭鏡片玻塑混合主要用于可有效平衡光學質量與厚度。

      隨著用戶對手機攝影需求的不斷提升,廠商們開始在硬件上大幅提升,手機攝像頭發展正呈現多主攝化、高像素化、傳感器面積增大的趨勢,因此對鏡頭光學素質要求也隨之提升,高像素需要更高光學解析力、大傳感器需要更長的實際焦距。為了提升光學質量,主流手機鏡頭鏡片數量從5~6片升級到7~8片用以修正光路,但受手機厚度、塑膠鏡片透光率、裝配精度等因素的制約,手機鏡片數量難以進一步提升。

      玻璃鏡片首先可以降低厚度。由于玻璃的透光性更好、折射率更高,在測試中,供應鏈企業表示8片樹脂鏡片鏡頭可以降至6片樹脂鏡片加1片玻璃鏡片而保證光學質量基本一致,且透光率優于8P鏡頭,因此鏡頭模組厚度大約可減少0.5mm,在手機這種厚度寸土寸金的地方,也算是有點突破了。

      第二,玻塑混合可有效提升組裝良率,進而降低成本。鏡片越多組裝精度要求越高,良率也將隨之下降。6P1G相較于8P,其待組裝鏡片數量少一片,一次組裝良率可從10~20%提升至約40%,8P鏡頭在供應鏈上價格居高不下,主要原因也是因為組裝良率不夠。

    2. 圖片來源:瑞聲科技
    3. 第三,玻璃鏡片可以實現更多層鍍膜優化。目前手機鏡片鍍膜大多采用高溫工藝,在這種工藝下塑膠鏡片產生形變的可能性更大,導致良率降低,通常鍍膜不超過5層。玻璃鏡片耐高溫能力較強,如上圖,瑞聲科技給他們家的玻璃鏡片做了20層鍍膜用于控制反射和炫光,提升光學質量。

      價格,阻礙玻璃鏡片普及的最大因素

      阻礙玻璃鏡片進入手機領域最大的問題是價格,因此手機上采用玻璃鏡片的地方往往是成本相對不那么敏感的地方。由于手機這種便攜設備鏡頭設計非常緊湊,為優化光路,鏡片大量采用非球面設計,算到相機鏡頭上,算是特殊鏡片了,其價格自然水漲船高。

      一片玻璃鏡片,如果來自豪雅(Hoya),其價格大約在1美元左右,如果是國內廠商,如聯創電子、藍特光學,其價格約為0.5美元左右,也就是三塊多人民幣。而塑膠鏡頭的市場價格通常在0.5元/片左右,在國內供應鏈殘酷的競爭下,中低端用于副攝的5P鏡頭的價格也就三塊多錢人民幣,即使是上到6p,價格也就是4-6元人民幣。也就是說玻璃鏡片一片價格能抵得上一個鏡頭了,其提升良率帶來的成本優勢在中低端機器中難以發揮。此外,由于對焦需求,手機上用于對焦的鏡片只會采用樹脂鏡片用以減輕質量、提升對焦速度。最終考慮到整體手機成本和光學素質的需求,手機鏡頭上玻璃鏡片目前供應鏈方案中不超過3片

      但不少手機上也有玻璃光學組件。比如潛望式鏡頭用于折射的棱鏡,為了最大限度保證光線通過率,通常采用玻璃。還有成本相對不敏感,但對于透光率要求高的的屏下指紋模組。第二代鏡頭式方案的屏下指紋模組,簡單點說可以看做顯示屏下有一個低分辨率相機,這個相機的鏡頭就都是玻璃鏡片,通常也就3片左右。

      玻璃鏡片加工方法

      生產玻璃鏡片的常用方法包括傳統玻璃加工、模造工藝和WLG

      模造工藝相比傳統玻璃加工更具優勢。傳統的玻璃鏡片加工需要經過繁復的步驟,且鏡片的形狀受到很大的限制。相比傳統玻璃加工,模造玻璃的工藝難度更大。簡單點說就是先融化玻璃,然后拿模具壓制成所需要的形狀,但由于溫度、壓強的變化,以及模具精密度的問題,完成加工后還需要進一步打磨,因此其工藝難度非常高。但相較于傳統玻璃加工,其具有效率高、成本低、生產的鏡片形狀不受限制等優勢。目前主要能量產的廠商主要為日本豪雅(HOYA)、國內的聯創電子和藍特光學。

      另一類工藝則是WLG,也就是小米這次1G5P里面玻璃鏡片的加工工藝。WLG則是Wafer Level Glass的縮寫,WLO是Wafer Level Optics的縮寫,二者都是通過類似半導體加工的方式制造鏡片。WLO顧名思義覆蓋面更廣,塑膠鏡片和玻璃都在范圍內,WLG則專指玻璃。通常采用納米壓印的工藝制造。

      WLO技術主要掌握在Heptagon(被AMS收購)、Himax奇景光電、VisEra采鈺、Anteryon(被晶方科技收購)等廠商手中。WLG則主要是國內廠商瑞聲電子在推廣。

      除了手機,汽車電子是未來玻璃鏡片的應用大戶

      另一個價格相對不那么敏感,但對光學質量敏感的市場是汽車電子。汽車領域,攝像頭平均數量持續提升,其鏡頭主要由玻璃鏡片組成,市場規模快速增長。根據Yole預測,2018年汽車平均搭載約1.6顆攝像頭,到2024年預計將搭載3顆以上。全球汽車保有量超過10億輛,每年銷量約9000萬輛,若陸續升級,按每顆攝像頭模組10美元計算,市場規模每年約為100~150億美元。這個市場足夠大,在這個市場里,來自余姚的舜宇光學搶占了先機,目前是全球車載鏡頭出貨量第一的企業。

    4. 車規級與消費級攝像頭主要差異在于工作環境。車規級鏡頭溫差要求高(-40℃~120℃),玻璃鏡片相較于樹脂鏡片具備更低的熱脹冷縮效應和更高的環境溫度適應性。ADAS年代對車規級鏡頭要求更高,也因此目前車規級鏡頭通常采用4G2P這種類型的設計,保障鏡頭在各種環境下都能成像,并實現輔助駕駛功能。

      也因此具備玻璃鏡片生產能力的聯創電子車載鏡頭拿到了不少客戶認證,作為舜宇的替代。包括整車廠商特斯拉,頭部自動駕駛方案商Mobileye、Nvidia,以及法雷奧、大陸、采埃孚、麥格納、華為等Tier 1廠商。下游客戶具體份額上看,聯創電子目前占據特斯拉約35%份額,中標蔚來8顆鏡頭中7顆,同時也是Nvidia ADAS鏡頭獨家供應商和Mobileye最大的供應商。

      總結

      玻璃鏡片在手機應用具備理論上更高的光學素質和更薄的鏡頭模組優勢,同時其可用于代替兩片塑膠鏡片,可提升鏡頭良率,降低高端鏡頭成本。較高的成本阻礙了玻璃鏡片在手機鏡頭上的應用普及,今年下半年,供應鏈上陸續還有玻塑混合手機鏡頭方案,但這些方案營銷也占了一定成分。玻璃鏡片更多用于成本相對不那么敏感的地方,比如潛望式攝像頭中用于折射的棱鏡、屏下指紋方案中用于成像的鏡頭,以及正在普及的汽車輔助駕駛系統中的鏡頭。國內供應鏈正在這些領域進一步開拓疆土,拓展應用范圍。

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      理論上應該大量應用玻璃片,特別是高端機型。現在絕大多數是樹脂片,其實可以測一下手機鏡頭在兩三年后的成像質量變化,比如華為mate10\一加5T\蘋果6S等等。
      發表于2021.10.17 20:10:55
      43
      221.231.071.***
      221.231.071.***
      發表于2021.09.03 16:07:04
      42
      03
      手機上的鏡片才多大,就算全玻璃也不過往大里說增加幾十克的重量,怎么可能和專業鏡頭一樣成為爬山的負擔
      發表于2021.07.15 17:18:12
      41
      蘋果鬼影問題應該就是鏡片緣故,藍寶石的鍋?
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      發表于2021.07.02 09:39:50
      40
      121.009.140.***
      121.009.140.***
      發表于2021.06.29 15:10:24
      39
      03

      此帖使用Android設備提交
      發表于2021.06.28 20:38:59
      38
      03

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      發表于2021.06.25 17:10:26
      37
      03
      背過鏡頭就知道….如果好要爬山之類簡直想瘋
      此帖使用iPhone提交
      發表于2021.06.25 12:43:37
      36
      在你手機的使用壽命周期內完全不用擔心
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      發表于2021.06.24 15:05:06
      35
      03
      樹脂時間長了會氧化
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      發表于2021.06.24 01:02:35
      34
      120.230.128.***
      120.230.128.***
      發表于2021.06.23 23:13:22
      33
      113.102.099.***
      113.102.099.***
      發表于2021.06.23 21:43:16
      32
      耍猴米就會吹牛,不過數毛小編似乎忘了,真正牛逼的鏡頭玻璃并不是文中提到的那個,而是蔡司的肖特玻璃。
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      發表于2021.06.23 21:18:21
      31
      223.098.***.***
      223.098.***.***
      有宣傳效用才會上,不然能省則省。與近年競相宣傳的馬達同理。
      此帖使用Android設備提交
      發表于2021.06.23 20:50:51
      30
      101.086.109.***
      101.086.109.***
      發表于2021.06.23 16:50:09
      29
      027.008.170.***
      027.008.170.***
      發表于2021.06.23 10:47:52
      27
      03
      看來以后玻璃鏡片會是高端機的標配了
      此帖使用MAC提交
      發表于2021.06.23 10:05:54
      26
      03
      等玻璃鏡片成為潮流/宣傳噱頭后價格自然還會進一步下降……
      起碼旗艦們用之且多多益善……再👍下本文!
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      發表于2021.06.23 08:18:58
      25
      03
      一切為了利潤,在價格戰的基礎上能省就省!還有我是來圍觀丈丈的,加點個贊
      此帖使用16S提交
      發表于2021.06.23 07:45:27
      24
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