光学行业深度报告光学创新不停息，全面拥抱行业新机遇

精选报告来源【未来智库官网】。

（报告出品方/作者东北证券有限公司，吴若飞、杨一飞）

报告综述

报告摘要

手机从手机摄像头的发展历程，几乎每隔 2 到 3 年都会有至少一次 光学的革命性创新，是绝对的成长性行业。目前手机和专业相机拍摄效 果逐渐缩小，但受制于尺寸，手机距离专业相机仍有很大差距。我们认 为未来手机摄像头发展趋势将从镜片材质、防抖技术、算法以及多摄像 头搭配这类的微创新上不断演进。随着手机摄像头的快速发展，供应链 马太效应愈加明显，国产供应商正不断加固自身护城河，提高竞争力。

VR/ARVR/AR 是近年来最受关注的息现实方式之一，被各类厂家着 力布局。VR/AR 此前因成本高、内容少、晕眩感等因被诟病，随着近 两年网络环境的提升、高性能芯片的推出、游戏内容端涌现出《Beat Saber》等爆款 VR 游戏、价格降至 299 美金，VR/AR 应用场景从 C 端 到 B 端快速拓宽，出货量自 2020 年后快速增长。目前 VR/AR 供应链中 芯片部件仍以海外厂商为主，光学和屏幕部件国内供应商已实现替代。

车载多传感器创新协同，助力 ADAS 井喷式发展。作为 ADAS“感知 -决策-执行”中的感知层，超声波雷达、毫米波雷达、摄像头和激光雷达 成为汽车的眼睛。例如特斯拉配备了 8 个摄像头、12 个超声波雷达和 1 个毫米波雷达。激光雷达因价格昂贵，目前只有少数车厂使用，但对 L3 以上的车型来说，激光雷达将为车载必备传感器。车载摄像头产业链中 镜头和图像传感器集中度较高，且有像舜宇光学、【韦尔股份(603501)、股吧】等企业位列 前列，模组厂以日韩厂为主。激光雷达目前仍以海外厂商为主。 安防政策、技术驱动增长。随着城市安防基础设施建设的完善和居民 安全防范意识的增强，我国的安防产业市场持续扩大。安防产业链中大 部分芯片和光学元器件均有国内厂商参与并供货。

IoTAIoT 时代到来，摄像头应用范围快速扩张。摄像头作为 AIoT 视 觉数据的主要来源，目前可以运用到智能安防、扫地机器人、智能冰箱、 智能空调和智能电视等智能家居中。据 Strategy Analytics 测算，全球智 能家居摄像头市场 2023 年增长至近 130 亿美元，复合年增长率为 14%。

1. 手机光学创新不停息

1.1. 追溯摄像头发展历史，光学是绝对的成长性行业

从 2000 年至 2020 年，二十年间手机摄像头飞速发展。2000 年世界上第一台内置摄 像头的手机由日本的夏普制造，型号为夏普 J-SH04，当时的拍照功能只是作为附属 功能存在。在随后不到三年的时间，夏普又推出了全球首款突破百万像素摄像头的 手机—夏普 J-SH53。该款手机搭载了 100 万像素的 CCD 摄像头。2006 年，三星紧 随着日系厂商，发布了全球首款超过千万像素摄像头的手机三星 B600。2012 年诺 基亚发布的 PureView 采用 4100 万像素传感器和卡尔蔡司镜头开启了智能手机影像 的全新时代。2019 年，小米 CC9 Pro 搭载的摄像头突破了一亿像素，展现前所未有 的手机拍摄水平。随着手机摄像头像素的提高，摄像头个数也逐渐增加。第一台支 持双摄像头的手机是 2011 年推出的 LG P925；2016 年联想发布了首款后置三摄手 机联想 PHAB2 Pro，后置 1600 万深感鱼眼三摄；2018 年三星发布 GALAXY A9s， 为第一台配备四个后置摄像头的手机；2019 年诺基亚发布了首款后置 5 个摄像头的 诺基亚 9 PureView 手机，其摄像头均为 1200 万像素。随着手机摄像头的不断升级， 其对焦、深度、防抖等其他功能也历年手机型号中逐步出现。2003 年松下发布的 P505iS，首次配备了自动对焦功能，在很大程度上改变了拍照体验，随后各个厂家 不断推出光学变焦、激光对焦、相位变焦、深度、TOF 等方案，为手机拍摄的环境 和性能提供了强大的支持。

从手机摄像头的发展历程，几乎每隔 2 到 3 年都会有至少一次的革命性创新，是 绝对的成长性行业。如今，随着苹果、三星、华为等手机厂商推出多摄像头配置和 超高清像素，手机摄像头早已迈入 3.0 多摄时代。多个摄像头不仅使手机极大程度 的提高了拍摄画质，还扩宽了手机的运用场景。多摄像头时代的到来也将为手机摄 像头产业链带来新的增量空间。我们认为下一个时代将是摄像头与 AR 的深度结合， 实现 2D 到 3D 息搜集的转变。

手机摄像头 BOM 成本不断提升，占比稳定。根据 IHS 数据统计，iPhone 历年摄像 头成本占比在手机早期机型中稳步增长，iPhone 4S 后占比接近 10%。是仅次于屏 幕、机电系统、主芯片、射频芯片的第五大 BOM 占比元器件。如今前置的 3D 结构 光方案成为 iPhone 标配，2020 年的 iPhone 12 系列也搭载 DToF 景深摄像头。软件 方面夜景拍摄算法成为摄影卖，我们预计摄像头 Bom 占比在往后的机型中将继 续维持稳定。

摄像头行业产业链包括上游零部件生产、中游模组封装以及下游应用终端。上游摄 像头零部件包括 CMOS 图像传感器、镜头、马达以及滤光片，各零部件行业的竞争 格局较稳定。（1）CMOS 图像传感器是实现将光号转换为电号的模数转换器。 目前全球 CMOS 传感器市场处于寡头垄断格局，索尼遥遥领先，2019 年全球图像 传感器市场索尼市占率达 49.1%，其次是三星、豪威（被韦尔股份收购），加上安森 美半导体和 SK 海力士前五大公司全球市场份额超过 90%（2）光学镜头的主要作用是利用光的折射和反射理，搜集被拍摄物体的反射光并将其聚焦于图像传感器 上。全球手机镜头市场的竞争格局相对稳定，中国台湾厂商大立光仍处于绝对领先 地位，其次市占率靠前的为中国大陆厂商舜宇光学、中国台湾厂商玉晶光电、韩国 厂商 SEKONIX 等。（3）马达是控制镜头对焦的器件。全球马达市场日韩厂商占据 主导地位，以 ALPS、TDK、Mitsumi、SEMCO 和 JAHWA 为代表的日韩厂商占据 60%左右的市场份额。（4）滤光片是在塑料或玻璃基材中加入特种燃料或在其表面 蒸镀一层或几层光学薄膜制成，用以吸收掉其他不希望通过的光波段。全球滤光片 的行业竞争格局稳定，国内厂商市场份额处于领先地位，水晶光电目前是国内龙头。 摄像头行业产业链中游为模组封装。零部件的生产模组组装工厂生产或采购各组件 进行模组组装成型，并出货给手机、汽车等终端客户。模组封装的行业竞争格局可 从营收和出货量两个角度分析。从营收来，LG innotek、Semco、富士康、舜宇光 学和欧菲光等属于第一梯队，第二梯队包括立景光电、丘钛科技等厂商。从出货量 来，欧菲光和舜宇光学出货量相对领先，由于 LG innotek 和 Semco 等韩国厂商主 要供应苹果和三星，因此单机价值量相对更高。

摄像头行业产业链下游应用终端包括手机、安防、车载和其他领域。智能手机是摄 像头最大的应用市场，近年来多摄方案逐渐成为智能手机标配，带动摄像头出货大 幅提高。安防领域也是摄像头的重要应用市场，安防市场的需求将随智能城市对高 清、智能产品的持续性渗透而扩增，随着汽车驾驶智能化的发展，摄像头在车载领 域的应用也不断增加。此外，摄像头还应用于笔电、医疗、AIOT 终端和医疗等领 域。

1.2. 对比专业摄影相机，手机摄像头仍有提升空间

1.2.1. 相机镜片数量更多，手机片数增长有限。

1.2.2. 相机镜片材质透光性更好，手机镜头更追求性价比和轻便。

1.2.3. 相机防抖效果更好，手机因空间太小防抖效果有限。

1.2.4. 相机 CIS 面积更大，感光能力和焦距成像远优于手机。

1.3. 未来趋势手机将从两者差距出发，向专业相机追赶

1.3.1. 镜头方面通过玻塑混合方案解决

缩减手机镜头长度的同时提升成像效果，玻塑混合方案成为最优解决方案。智能手 机的尺寸遵循光电产品小型化轻量化的趋势，目前主流的智能手机厚度普遍在 7- 8mm。基于母体厚度的缩小，镜头厚度同样存在物理极限。由于玻璃聚光能力更好， 1 片玻璃材料相当于 1.5 至 2 片光学塑料，同时具有更好的透光性及环境稳定性， 因此在全塑镜头基础上，引入玻璃镜片可以实现更大光圈、中和塑料材料的温度影 响以及减小镜头厚度的优势。在未来光学元件小型化及分辨率提升的大趋势下，更具发展潜力。

光学玻璃工艺分为模造玻璃、WLO 和 WLG。光学玻璃的传统工艺为研磨法，其工 艺流程相对复杂，包括粗磨、细磨、抛光等，量产难度较大，行业内为了突破其量 产困难等问题，推出了模造玻璃及晶圆级镜片制造工艺。模造玻璃可通过提升工艺 水平，提升量产能力。玻璃模造制程技术的主要依据理，是利用玻璃随温度升高 黏滞度降低的特性，将已初成形的玻璃预形体置于精密加工成形的模具内，向模仁 表面施压促使玻璃变形，冷却后去除压力、分模，取出成品。目前采用的包括联创 电子、日本豪雅、舜宇光学科技等，该技术路径相对成熟，未来可通过改造模具， 提升单次成型镜片数，提高量产效率。WLO 采用半导体工艺，在整片玻璃晶圆上批 量复制加工镜头，然后将多个镜头晶元压合在一起，最后切割成单颗镜头。代表厂 商为 AMS 收购的 Heptagon 公司，该工艺主要用于低像素产品，生产的准直镜头用 于苹果结构光方案。相比 WLO 工艺，WLG 再晶圆切割之前，需要应用专用胶水印 刷到玻璃上制成非球面玻璃，而 WLO 则是应用模造工艺制成非球面。WLG 因为是 纯玻璃材质，耐热性相对 WLO 更佳。WLG 代表厂商为瑞声科技，2010 年瑞声科技 通过收购晶圆级玻璃模塑技术公司 Kaleido 32%股权正式迈入光学赛道。

为追赶相机在镜头方面的优势，引入玻璃镜片将更好提升成像效果和缩小体积。随 着玻璃制造的良率改善，产能提升，在未来对于光学性能要求更加苛刻、光学元件 体积要求更小的大环境下，玻璃材料将更具优势。

1.3.2. 防抖方面通过软件、摄像头模组微创新解决

为了提升防抖效果，AIS 防抖、微云台技术、Sensor-Shift 技术成为未来手机防抖的 新方向。AIS 防抖的概念由华为提出，是一种基于 AI 的图像防抖技术。该技术整合 了电子防抖和光学防抖的优，包括 AI 手持检测、AI 测光、AI 多帧计算和合成， 采用 AI 算法对相机运动进行估计，得到更加平滑和准确的相机位姿，从而实现更 好的视频稳像效果。荣耀 X10、P40、mate40 以及 mate40 Pro 采用了 AIS 技术，有 效解决暗光拍摄，提升视频防抖效果。

微云台技术理是把整个手机影像模组放置在一个“悬浮”的手持云台之上，并将其 缩小放入智能手机机身里。微云台系统通过陀螺仪检测设备的状态变化，控制电机 施加反方向的动力，防止镜头产生倾斜。vivo X50 Pro 与 X60 系列搭载了微云台系 统，丘钛科技成为该微云台项目的独家供应商并实现国内首发量产。传统滚珠式光 学防抖的安全快门时间为 1/8 秒，而微云台系统安全快门时间可以达到 1/4 秒，防 抖能力是普通设备的 12.5 倍。相比传统的手机 OIS 模组，微云台模组可以实现最高 200%的防抖角度提升。第二代微云台拥有全新升级的四轴防抖技术，让夜景拍摄具 备更充沛的曝光时间，进一步提升防抖补偿功能。

Sensor-Shift 技术就是传感器偏移技术，通过移动相机的感光元件来达到防抖效果。 当检测到相机出现移动速度变化时，传感器会根据计算出来的相应方向按照相应速 度去移动，保证了从镜头进入的光线实时固定地打在传感器的同一位置上。该技术 首发于 iPhone12 Pro Max。Sensor-Shift 往往用于高端数码相机中，宾得和奥利巴斯 都有过类似的技术，而苹果则是第一次应用在智能手机上并交由 LG 负责开发和量 产。这项技术完全依靠传感器来实现防抖，而不是利用镜头的相应晃动来实现防抖， 从而避开了目前手机镜头重量增加的问题。目前常规的 OIS 马达能补正的防抖角度 基本都在 1°-1.5°左右，而 Sensor Shift 方案最大可以达到 3°，在 iPhone 12 pro max 中，这项技术对防抖的调节速度可达到每秒 5000 次。

1.3.3. CIS 方面通过软件、多颗摄像头搭配使用解决

为了解决暗光下感光能力差和虚化问题，厂商通常软件和硬件齐发力。多摄的产生 源于解决单颗摄像头无法实现人们拍摄需求的问题。通过两颗摄像头不同属性的搭 配，彩色（RGB）+彩色（RGB）镜头搭配可实现背景虚化、彩色（RBG）+黑白（MONO） 镜头搭配可实现暗光和夜晚的成像质量、广角（Wide）+长焦（Tele）可实现光学变 焦，满足高清远距离拍摄的需求。例如华为第一款三摄手机 P20 Pro，后置摄像头分 别为彩色+黑白+长焦镜头。在多颗摄像头的搭配下结合各家厂商自身的算法，背景 虚化和暗光拍摄效果可得到大幅改善。

潜望式方案提升相片细节解析度。随着三摄渗透率的提升，长焦+广角+超广角方案 也被大范围使用，通过不同焦距镜头的搭配实现拍摄中连续变焦的功能。所谓的 2X， 5X，10X 光学变焦也因此实现，但是倍数越高，所需的长焦镜头焦距越长，镜头高 度也越高。潜望式镜头方案就是为了让更长焦距的镜头在实现更高倍光学变焦的同 时能够更好地放置手机内部里。光学变焦通过光学摄像头模组成像，成像大小取决 于摄像头焦距，不会对成像质量产生影响，细节展示更为清晰，而随着光学倍数越 高，照片的细节内容也将被拍摄的更加丰富。

光学变焦倍数范围变大，摄像头内部光路结构更加复杂。华为 P40 Pro+有双目长焦最强组合，华为 P40 Pro+ 摄像头内部可以到光路在结构之内进行了 5 次的折射， 光路和上一代相比增加了 178%，配合 18mm 等效焦距的超广角镜头，可实现光学 变焦 10X，混合变焦 20X 和 100X 的最大变焦范围。变焦范围的扩大也使得手机在 小尺寸 CIS 配置下仍有提升照片细节清晰度的空间。

1.4. 市场空间稳定增长，供应链呈马太效应（略）

随着智能手机的崛起，手机替代相机成为趋势。其中摄像头模组中的图像传感器价 值量最高。摄像头工作理为，拍摄景物通过镜头，将生成的光学图像投射到传感器 上，然后光学图像被转换成电号，电号再经过模数转换变为数字号，数字号 经过 DSP 加工处理，再被送到手机处理器中进行处理，最终转换成手机屏幕上能够 到的图像。因此摄像头模组需要【镜头】收集光线然后将物体成像到图像传感器， 镜头通常由几片透镜或塑料组成；【滤光片】的作用是过滤掉多余红外光和紫外光， 使得拍照出来的照片颜色更加接近我们人眼所到的颜色；【音圈马达】的作用是推 动镜头移动实现对焦，可以通过移动镜头得到清晰的照片；【图像传感器】是将表面 的上镜头送过来的光号转化成为电号。由于图像传感器是决定成像品质的关键 元器件，价值量占比约 50%。按模组价值量高低排序，其次为光学镜头（20%）、模 组封装（19%）、马达（6%）和红外滤光片（3%）。一般来说像素越高，镜头和图像 传感器的价值量越高。

1.4.1. 模组封装市场集中度低，但仍向头部集中。

1.4.2. 镜头行业进入壁垒高，重专利储备、设计能力和设备投资。

1.4.3. 图像传感器芯片市场高度集中，仍有国产替代的空间。

2. VR/AR寒冬已过，未来可期

2.1. VR/AR 成为近年最受关注的息显示方式之一

VR/AR 是近年来最受关注的息现实方式之一，特别是作为头戴式可穿戴设备/头 显，被各类厂家着力布局。二者均属显示设备，其光学结构、成像、工作机制相似， 区别在于 VR 为虚拟现实 Virtual reality，是全虚拟的视觉环境；而 AR 为增强现实 Augmented reality，是在现实环境基础上叠加承载有虚拟息。从产品的硬件形态上 来，VR 产品多以头戴显示为主，而 AR 的硬件形态则更具多样化。除了最受关注 的头戴显示，AR 还被应用到了智能手机上，例如苹果手机上的测距仪等。从应用场 晶来，VR/AR 主要应用在游戏、工业、医疗和教育等，除此之外，AR 另外一个 重要形态是抬头显示 HUD（head-up display），可以将时速、导航等重要的行车息， 投影到驾驶员前面的风挡玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能到时速、 导航等重要的驾驶息。

VR 和 AR 在头戴显示上的差别在于二者的光学结构不同。在光学上，VR 用户只 能到 VR 屏幕所承载的息，不到 VR 头显外部的真实环境；AR 则把虚拟的 息叠加到真实环境上，使用户则既能到头显外部的场景又能观测到 AR 显示端 的内容。

VR/AR 头显的硬件形态也可再细分。VR 头显分为带独立屏幕显示的一体式 VR、 需要练主机/电脑的 PC 端 VR 以及需要通过将手机夹持佩戴在头套上实现显示功能 的头套或眼镜盒子（以下简称眼镜盒子）。AR 头显按照光学显示的方案不同，分为 “LCOS+棱镜”、“Micro LED+自由曲面”、“LCOS/DLP+波导”、“LBS（激光束扫描） +全息反射膜”四种。

MR（混合现实）是指结合真实和虚拟世界创造新的环境和可视化。MR 可以视为 VR(虚拟现实）和 AR（增强现实）的结合。MR 介于 AR 和 VR 之间，和 AR 之间 的界限并不很清晰，MR 的虚拟画面和现实场景有较为深入的融合，用户对虚拟画 面体验的真实感较 AR 增加，也可以同虚拟画面交互。举例来说，通过 VR 设备用 户可以参与到某个隔绝了现实场景的虚拟场景中，通过 AR 设备用户可以获知某个 现实物体的特征数据或者简单叠加的虚拟画面，通过 MR 设备用户可以感知到更加 真实的并和现实结合的虚拟画面。

2.2. VR 软硬件逐渐走向成熟，设备放量在即

VR 的发展分五个阶段概念萌芽期（1930S~1960S）、研发摸索期（1960S~1970S）、 技术积淀期（1970S~1990S）、产品化初期（1990S~2016）、产业化发展期（2016~至 今）。VR 概念早在 1930 年就被提出，但在 1962 年才由 Morton 开发出首台 VR  型机。受限于当时芯片的运算能力，初代的 VR 机器多属于军用，且显示内容简单。 直到上世纪 90 年代，随着计算机运算和图形处理能力的大幅度提升，VR 开始逐渐 商业化，如任天堂在 1995 年推出了 Virtual boy，但因成本过高、硬件配置限制、内 容生态没有建立。2012 年后，随着 4G 高速网络的普及，消费类 VR 爆发，Oculus、 三星、Sony、HTC 相继入局，推出一系列 VR 设备。2014 年，谷歌推出了成本仅 2 美元的简易版 VR 眼镜盒子 Cardboard，同年，Facebook 斥资 20 亿美元收购了 Oculus，这期间市场对 VR/AR 热情逐渐达到高。但在 2016 年下半年，由于商业 模式、硬件、网络与内容等方面的不成熟，VR 产品销量大大低于预期，行业热度 骤减。2019 年，VR 市场热度重新被 5G 燃，以 Oculus Quest 一体机为代表的 VR 头显设备因生态和硬件的成熟为市场带来的新的活力。VR 一体机也因穿戴简 便、操作流畅、价格人性化而受用户追捧。

VR 软硬件逐渐走向成熟，VR 设备放量在即。近眼显示，VR 头显对于显示的要求 极高。当前 VR 显示最核心的痛在于用户长久佩戴会有晕眩感。低分辨率和画面 延迟都是产生晕眩感的因。若要消除晕眩感，VR 业界公认有三大指标必须满足 延迟低于 20ms、刷新率高于 75Hz、单眼 1k 以的上分辨率。正因成本过高、硬件 配置限制、内容生态没有建立，VR 并没有走进大众视野。直到近几年 5G 的推出， 硬件设备的加紧脚步，游戏的出圈使得 VR 正式走进人们的生活。

（1）5G 高传输、低延迟，摆脱线缆，匹配 VR 视觉要求，助力构建云端算力传输 体系。在 75Hz 刷新率和 H.264 压缩协议下，显示 1k 分辨率的 VR 内容需要 17.5 Mbps 码率，而 4G 网络的码率仅为 10Mbps。因此，4G 网络下，VR 无法实现高分 辨率高帧数的内容显示，只能依托于线缆进行显示数据的传输。相较而言，5G 可 以实现 100-1024Mbps 码率的传输。另外，4G 网络的延迟在~10ms 量级，LCD 的响 应时间最短可以到 8ms（OLED 的响应时间在 us 量级），加之图像本身的渲染等待 时间~5ms（基于 PC 机主流 GPU 水平），4G 下的图像延迟很难达到 20ms 以下。而 5G 的延迟仅 1ms，无论是 LCD 方案或是 OLED 方案，基于现有外设 GPU 图像渲 染能力，均可以轻松达到 20ms 以下的图像延迟。5G 的大带宽和低延迟，将彻底解 放 VR 的线缆束缚，甚至可以减轻显示屏和 GPU 的硬件压力，让 VR 成为正真的 移动端生产工具。同时，5G 到来也将解放外设主机。VR 设备可以将大型运算任务 交予云端处理，

（2）高通推出 VR 专用芯片，完善“云端为主，终端为辅”的计算体系。从独立运 算能力来，Oculus Rift/S 主打基于手机和 PC 应用的 VR 头显，需要借助外设来 完成数据和任务的处理；Oculus Go 定位于独立的 VR 头显，无需借助外设，其上 集成移动端处理器高通骁龙 821，具备手机平台级别的计算能力；Oculus Quest 定 位于全应用场景的 VR 头显，除了集成有高通骁龙 835 而具备独立的运算能力外，同时也能外接 PC，执行更复杂的运算任务。高通在 2018 年和 2019 年，分别推出 了支持中低端和高端 VR 头显的骁龙 XR1 和骁龙 855 plus VR 移动平台。硬件性能 的提升大幅提高了移动端芯片的运算以及图形处理能力。

（3）双屏 OLED 具备刷新率优势。从显示端来，业界当前的 OLED 的动态响应 时间在 us 量级，而 LCD 的响应时间在~10ms 量级。Oculus 的高端产品选用的是 OLED 屏幕，中低端产品选用 LCD 屏幕；在屏幕数量方面，双屏具有分辨率优势 且视角友好，单屏对于单只眼睛将有一半的分辨率损失；分辨率和刷新率方面，高 端产品选用更高的分辨率和刷新率，但分辨率与刷新率负相关，分辨率越高，越难 做到画面的快速刷新。对于高分屏，OLED 更容易做到高刷新率，如现阶段手机已 使用 90Hz 和 120Hz 的 OLED 屏幕，屏幕技术已得到解决。

（4）在 VR 内容方面，更多粘性更高游戏的出现加快了 VR 的进程。2019 年 VR 游戏收入达 5 亿美元，同比增长 41%， 涌现出《Beat Saber》、《Superhot VR》等爆 款 VR 游戏。Steam 于 2020 年 3 月发行的 VR 游戏《Hald-Life: Alyx》预售数量超 30 万套，其中约 20 万套同时购买了 Index VR 头显设备。从映维网统计的 Steam 平 台 VR 内容 DAU 指数来，前四大游戏均有稳定的玩家，已形成一定的粘性。

无线化趋势显著，一体机或将成为 VR 终端头显设备主流。VR 的终端头显产品主 要有三类，分别为移动端 VR 眼镜、PC 端 VR 头盔与 VR 一体机。 （1）移动端 VR 眼镜将手机置于头显设备中，以手机屏幕为屏幕，通过 USB 与手 机连接，这类 VR 头显设备成本较低，凭借价格优势曾一度在 2016 年实现销量暴 增，但是由于用户体验较差，销量增长不可持续，在 2017 年后快速下滑。 （2）PC 端 VR 头盔与 VR 一体机虽然价格相对昂贵，但在用户体验方面相较移动 端 VR 眼镜有明显优势。PC 端 VR 头盔自带屏幕，通过连接线与电脑主机连接，使 用电脑的处理器，由于能够借助电脑较强的计算力，这类 VR 头显设备的用户体验 最好，但是用户普遍反映连接线的存在导致使用不够便捷。 （3）VR 一体机自带屏幕与处理器，可独立使用，虽然用户体验没有 PC 端 VR 头 盔好，但是由于没有了连接线的限制，灵活性好，出货量逐年增长，是未来 VR 发 展的主要趋势。

VR 市场目前仍以 Oculus 品牌为首。Oculus 于 2014 年推出第一台 PC 端 VR，采用 LCD 和菲涅尔屏，售价高达 599 美元，此后，Oculus 推出了两款 VR 一体机 Oculus Quest 和 Oculus Go 系列。其中，Oculus Go 于 2018 年 5 月 1 日上市，截至 2019 年 7 月，销量已超过 200 万台。Oculus Quest 于 2019 年 5 月推出，截至 2019 年底，销 量已超过 40 万台。2020 年 Facebook 推出 Quest 2，无论在售价、重量、刷新率、分 辨率等指标上都优于上一代。据 Facebook 2020 年第四季度电话会议公布，Oculus Quest 2 推出后成功实现了 5 倍于版的预定量。索尼的 PlayStation VR 于 2016 年 10 月 13 日上市，与 PlayStation 4、PlayStation 5 家用视频游戏机兼容，目前支持超 过 100 款电子游戏。截至 2019 年底，PlayStation VR 自上市以来的销量已超过 470 万台。经过近几年 VR 技术初入市场时的艰难探索和创新，2020 年全球 VR 产品市 场逐渐走向成熟，产品处理器有脱离外部设备的自带趋势，整体向无线化、轻便化 方向发展，用户体验更佳。

Oculus 市场份额超过 50%，去年新发的 Oculus Quest 2 出货量占比亮眼。根据 Valve 公布的 2021 年 01 月的“Steam 硬件和软件调”数据显示，Oculus 品牌占比继续提 升，市场份额扩大到 56.42%，创历史新高。在 Oculus 品牌中，最亮眼的为 2020 年 10 月份发售的 Oculus Quest 2，占比已经达到 17.40%，成为 Steam 平台第二大 VR 头显，预计未来数月将会取代 Oculus Rift S（该设备计划 2021 年停产）成为 Steam 平台第一大 VR 头显。除了 Oculus 品牌之外，过去占比高达近 67%的 HTC Vive 如 今已跌落到累计占比不足 20%（所有 Vive 系列 VR 头显占比 18.53%），第三大品牌 Valve Index 占据了 15.83%的份额。

虚拟现实产业链包含硬件、软件、内容制作与分发、应用和服务等环节。硬件环节 包括虚拟现实技术使用的整机和元器件，按照功能划分可分为核心器件和配套外设。

（1）核心器件方面包括芯片（CPU、GPU、移动 SOC 等），传感器（图像、声音、 动作捕捉传感器等），显示屏（LCD、OLED、AMOLED、微显示器等显示屏及其驱 动模组），光学器件（光学镜头、衍射光学元件、影像模组、三维建模模组等），通 模块（射频芯片、WIFI 芯片、蓝牙芯片、NFC 芯片等）。

（2）配套外设方面包括手柄、摄像头（全景摄像头、）、体感设备（数据衣、指环、 触控板、触/力觉反馈装置等）。软件环节是虚拟现实技术使用的软件，包括支撑软 件和软件开发工具包。支撑软件方面，包括 UI、OS（安卓、Windows 等）和中间件 （Conduit、VRWorks 等）。

（3）软件开发工具包方面包括 SDK 和 3D 引擎。

（4）内容制作与分发环节是虚拟现实技术中场景的数字表达，包括虚拟现实内容 表示、内容生成与制作、内容编码、实时交互、内容存储、内容分发等。内容制作 方面，包括虚拟现实游戏、视频、直播和社交内容的制作。分发方面，包括应用程 序。

（5）应用和服务环节是使用虚拟现实技术来提供应用和服务，包括制造、教育、 旅游、医疗商贸等。国内企业从整机代工向核心元器件环节渗透。

近年来，我国虚拟现实企业在产业链参与的重正逐渐从整机系统集成、低端代工 向芯片、显示器件等产业链重要环节延伸。在芯片领域，目前国外 VR 主控芯片主要是高通骁龙系列的 835、845 等芯片以及高通 XR1 芯片。国产芯片虽然起步晚但 是近两年进步迅速，质量和品类都取得了一定进展。【全志科技(300458)、股吧】 VR9，瑞芯微 RK3399、 RK3288 等系列芯片提供了优秀的虚拟现实解决方案，并已应用于 Pico、富士通等 多种 VR 头显。华为发布了麒麟 990 系列芯片为未来 VR 设备与云计算以及 5G 融 合提供芯片支撑。新型显示方面，京东方、华星光电等面板厂商生产的 AMOLED 屏打破了三星在 VR 显示屏领域的垄断。京东方还推出了响应时间小于 5ms 的高 分辨率 Fast LCD 面板，在华为、Oculus、小米、爱奇艺等企业高端一体机中得到应 用。与 AMOLED 相比，京东方的 Fast LCD 具有较大成本优势。整机组装方面， 歌尔股份在声光电器件等方面提供的解决方案已经成功用于索尼、Oculus、Pico 等 公司的虚拟现实设备中，并且是索尼 PSVR，Oculus Rift 两大 VR 主流产品的全球 独家代工厂商。

VR 在 C 端的应用场晶主要是娱乐应用，包括社交、游戏、影视、直播。VR 社交， 相比于传统的互联网社交，用户之间的互动更为立体，既有匿名社交的优势，又具 备更好的现场感。同时 VR 社交也是基于互联网的基础，具备互联网社交庞大的用 户群体。在游戏方面，相比于传统的手机、PC 以及专用游戏机，VR 能给游戏用户 带来独有的沉浸式体验。配合以另外的手持设备（手柄、手套）和外设，VR 用户能 得到更好的视觉、听觉、触觉甚至嗅觉体验。在影视方面，VR 有更封闭的空间，视 觉上观感更强烈，与传统电视、手机、影院的观感完全不同。相比于传统电视，VR 可以做到便携。相比于手机，VR 的息显示方式又更封闭，隐私性更好，适合长途 旅行中，坐飞机、高铁、大巴时使用。除此之外，用 VR 观赛事直播，可以获得 更加立体和沉浸式的现场感。

VR 在 B 端的应用场景分两类辅助学习和创作设计。在辅助学习方面，VR 可以 做到身远之而临其境。例如，在驾驶学习上使用 VR 技术，可以得到比模拟驾驶更 好更逼真的体验；应用在医疗手术的学习上，观众可以获得全方位的立体感，比远 程观摩或者观教学视频等方式又更佳的学习效果；另外，在脑部创伤病人的知觉 恢复上，也有使用 VR 来辅助病人进行知觉感知锻炼的案例。目前网上有很多教学 视频的 VR 版，可以用各大主流品牌的 VR 头显进行观。在创作设计（工业和建 筑设计）上，相比于基于传统 PC 鼠键、画板等外设的设计工作，VR 设备配合以手 持设备，可以使设计人员置身于更广阔的虚拟环境中进行创作，维度更为丰富。

VR 一体机头显预计 2024 年有望占比提升至 71%。根据 IDC 预计，2020 年全球 VR 头显出货量将达 637 万台，其中无屏类（眼镜盒子）将达 39 万台，占比 6.12%，一 体机将达 309 万台，占比 48.51%，PC 端 VR 设备将达 289 万台，占比 45.37%。到 2024 年，预计出货量将达 3561 万台，其中无屏类将降至 10 万台，占比降至 0.28%， 一体机设备将达 2525 万台，占比升至 70.91%，PC 端 VR 设备将达 1026 万台，占 比降至 28.81%。

2.3. 行业应用助推 AR 产品需求增长

AR 的发展分三个阶段。与 VR 相比，AR 的发展历程较为缓慢，概念出现的时间也 较晚，大致可以将AR发展分为三个阶段萌芽期（1960~1990）、定义期（1990~2010） 和关注期（2010~）。萌芽期（1960~1990）的 AR 头显，受制于光学、电子、软件等 技术，设备庞大、应用单一。世界上第一台 AR 设备是在 1966 年由 AR 之父 Ivan Sutherland 开发，被命名为“达摩克里斯之剑”。由于当时技术并不发达，线缆和传 感配件十分庞大和沉重，需要通过将线缆系统固定在天花板上才能方便佩戴，该 AR 头盔的光学理与现在的 AR 头显并无本质区别。在定义期（1990~2010），AR 设 备的定义逐渐明晰，即对现实的增强。之后，AR 设备逐渐分为两类，一类是 HMD AR 头显，一类是 HUD。1997 年，Ronald Azuma 提出了后来被广泛接受的 AR 三 要素虚实结合、实时互动、虚实世界三维坐标的匹配。1999 年，德国教育部启动 了一项 2100 万欧元的工业级 AR 项目 ARVIKA，首次将 AR 大规模应用于工业生 产。同年，美国 NASA 在 X38 航天飞机上使用了 HUD AR，通过投影地图的数据 来丰富飞行员驾驶体验。关注期（2010-至今），投影光学技术的发展，助力 AR 持 续演进。2012 年以前，AR 头显陷入了长期的停滞。随着光学技术的发展，特别是 投影光学系统发展（1990 年以后 LCOS 技术出现），AR 又再次回到人们的视野。 2012 年 4 月，谷歌发布了第一代 Project Glass，以期解放用户的双手，实现智能化。 但因应用场景的缺失，AR 需求没有被打开，谷歌于 2015 年 1 月停止了初代 Google Glass 的销售。2016 年，现今 AR 领域最著名 Magic leap 获得 7.935 亿美元的 C 轮 融资。同年，微软发布第一代消费者版本的 Hololens，并在 2019 年继续推出第二 代。

AR 的光学显示方案分为四种LCOS+棱镜、透明 OLED/Micro-LED 自由曲面、 LCOS/DLP+波导、LBS（激光束扫描）+全息反射膜。“LCOS+棱镜”的方案结构设 计最简单，但是对视线有遮挡，Google Glass 初代的光学系统采用“LCOS 投影+反 射棱镜”的组合方式。机械结构上，采用镜框与 AR 结构分离的方式装配，镜框/镜片由 Smith Optics 提供；LBS 为激光束扫描技术，将激光光束用扫描的方式投射到 全息反射膜上，结构简单，但是激光一般为单色，分辨率也不高。目前大部分 AR 显示方案采用“OLED/Micro-LED 自由曲面”和“LCOS/DLP+波导”方案。

“透明 OLED/Micro-LED 自由曲面”方案在透明屏幕方面具有天生优势，但易损失 透光率。基于 OLED 和 Micro-LED 透明的玻璃载板，可以实现兼具透明和显示功能 的屏幕。OLED 结构于 Micro-LED 结构非常相似，均属于主动发光器件。二者的制 备工艺不同，OLED 采用蒸镀工艺，Micro-LED 采用 LED 工艺和转移贴装工艺。 Micro-LED 的像素尺度在 100um 以下，比传统的 LCD 和 OLED 更具潜力，但业界 当前 Micro-LED 良率不高，价格较昂贵。由于主流的透明 OLED/Micrio-LED 屏透 光率在~50%量级，因此透明 OLED 和 Micro-LED 屏幕作为 AR 镜片透光率损失较 多。

“LCOS+波导“方案的光学设计难度最大，效果最好。该方案把透明镜片作为波导， 能最大程度上保证环境光的透过率。LCOS 系统将图像投影聚焦到镜片波导上的耦 合入口端，图像被耦合进波导内，经过波导的传输，在镜片上的耦合出口处被耦合 出波导，投影到人眼中。号在波导传播需要满足全反射条件1、光从光密介质 n1 （折射率大）中传播，反射界面为光疏介质 n2（折射率小）；2、入射角大于临界角 （θ >θc，θc 为发生全反射时的临界角）。条件 1 的满足，可以选用折射率较高的镜 片。条件 2 的达成，需要在 LCOS 投影系统中使用 NA 较大的透镜用于聚焦入射光， 以实现较大的入射角。

LCOS 是一种基于 CMOS 反射基底的开关，通过电源控制液晶分子的偏转状态来 决定是否将入射的光反射出去。在 Off 状态下，入射光被液晶分子全部挡住，不能 实现反射；在 On 状态下，入射光可以透过液晶分子层而被 CMOS 基底反射。

镜片波导的开发难度非常之大，衍射波导是最佳选择。镜片波导有四种形式全息 波导、衍射波导、极化波导、反射波导。这些波导均是基于全反射理，区别仅在 号入口和出口端。全息波导的入/出口端集成有透镜结构，以实现光号的耦合进 出，体积庞大；衍射波导在入/出端刻蚀浮雕周期性结构，类似于光栅，可以实现光 场耦合以及控制耦合后光的传播方向，体积最小，工艺较难；极化波导内堆叠多层 镀有偏振膜的半透半反镜片，可制备程度高，但只对特定波长偏振的光进行反射； 反射波导则纯粹为全反射结构，体积最为庞大。以上方案，衍射波导的体积最小， 显示效果优秀，是综合性最佳的波导选择。如 Magic leap One 以及微软 Hololens， 均选用衍射波导方案。

AR 市场四种光学方案均有被各厂使用。2012 年谷歌率推出的 Google Project Glass 采用 LCOS+棱镜技术方案，售价高达 1500 美金，但因缺乏应用，成本过高等问题 停止了该项目。LBS+全息反射膜除了体积小，更具有低功耗优势，另外镜片形式环 境透光率高；缺陷在视场角小、对比度和分辨率低，技术应用有待未来探索，因此 目前仅 North Focals 采用此技术，产品价为 999 美元。透明 OLED/Micro-LED 自由 曲面优势众多对比度、色彩、分辨率好，视场角大，功耗低，采用镜片形式，主 要受光线影响亮度低。Epson、耐德佳、Rokid、ODG 等数家公司推出的 AR 新产品 均应用此光学方案，其中 OLED 采用索尼，价格大致分布在 3000 元-16000 元。 LCOS/DLP+波导亮度高、视场角大、镜片形态、分辨率高且环境透光率高，优势多， 是目前 AR 主流品牌的首选方案，搭配该方案的厂商有 Rokid、Hololens（3000 美 元）、Maigc Leap One（2295 美元）、Vuzix（1000 美元），其中镜片波导使用 Lumus 和 Dispelix，投影使用 Himax 或 Omnivision。我们预计随着技术的逐渐成熟，光波 导将成为 AR 技术的核心主流方案。

AR在C端的应用场景包括娱乐、学习、购物和交通三大方面。在娱乐方面，Pokémon GO 之类的 AR 游戏逐步被开发，这些游戏将虚拟角色融入现实场景，带给玩家不 同寻常的游戏体验；AR 全景可以在用户周围显示多个虚拟画面，实现类似于环幕 电影的功能。在学习方面，用户可以通过 AR 设备创造出虚拟操作标的进行演示， 也可以进行远程协助指导具体操作，相较于传统的教学而言，AR 的加入突破了空 间和物体的限制，提高了教育效率。在生活方面，AR 导航由于直观精确、技术要求 低等优而应用广泛，AR 美妆、AR 网购等亦切中用户痛。其他更为实用的 AR 生活应用正在被开发，比如 AR-HUD、AR 测量等。

AR 在 B 端的应用更为广泛，可分为展览、培训和辅助作业三大应用场景。零售 商通过 AR 设备模拟出 3D 真实商品，使得用户获取更加真实的产品使用体验，如 衣服试穿等；房地产商应用 AR 设备帮助客户虚拟房，获得关于房屋的动态或细 节息，且不受时间和空间的限制；一些旅游景如博物馆通过引入 AR 互动技术，实现景或展览物品的导览，增强游客的沉浸感。AR 也被用于员工培训中， 医疗手术培训通过模拟操作标的，解决了标的稀缺的痛。一些 AR 公司如 DataMesh 为制造企业提供设备仿真操作培训或考试平台，以节约培训成本，提高 培训效率。AR 还可以被应用于各行业的作业场景中，帮助工作者更好地完成工 作，比如将 AR 应用于建筑行业，开发人员可以在施工阶段将建筑可视化，精准快 速识别错误和问题；外科医生可以通过 AR 提供的 3D 图像和关键息，更好地在 手术过程中掌控患者状态；AR 也可以为员工的维修工作提供远程协助，让远程专 家获取标的的故障息并提供实时可视的远程支持，协助现场人员维修。

AR 想象空间大，复合增速将高于 VR。根据 IDC 预计，2020 年全球 AR 头显出货 量将达 69 万台其中无屏类将达 3 万台，占比 4.35%，一体机将达 41 万台，占比 59.42%，连线式 AR 设备将达 25 万台，占比 36.23%。到 2024 年，预计各类 AR 头 显总出货量将达 4111 万台，复合增长率达 117.83%。其中，无屏类将达 3 万台，占 比降至 0.07%，一体机达 2400 万台，占比 58.38%，连线式 AR 设备将达 1708 万台， 占比达 41.55%。

3. 车载多传感器创新协同，助力 ADAS 井喷式发展

3.1. ADAS 为自动驾驶汽车的基础

ADAS 作为实现自动驾驶的基础，拥有主动判断和预防措施功能。ADAS 指高级驾 驶辅助系统（Advanced Driving Assistance System），是实现自动驾驶汽车的基础。此 系统利用安装在车上各式各样的传感器（毫米波雷达、激光雷达、单\双目摄像头以 及卫星导航），在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动 态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航地图数据，进行系统的运算与分析，从而 预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。即出 现紧急情况时，汽车自动智能的在驾驶员主观反应之前做出主动判断和预防措施， 来达到预防和辅助的作用。

ADAS 总计种类将多达 20 余种功能。从广义讲，只要能够达到辅助驾驶目的的功 能均可算作 ADAS,例如盲区检测 BSD、车道偏离预警 LDW、全景泊车 SVP、交通 标志识别 TSR 等众多基础功能和拓展功能都可计入 ADAS 辅助功能之内。目前 ADAS 这 20 余种辅助功能不仅用于高端车型，也有向中低端车型延伸趋势，加速汽 车智能化发展，提高整体 ADAS 各功能的搭载率。根据汽车之家大数据统计，大部 分辅助功能都在加速应用至汽车中。目前高端车配备较多功能，而中低端车仅使用 较少辅助驾驶功能，未来中低端市场还存在更多的发展空间，1-2 年内 ADAS 有望 迎来井喷式发展。

自动驾驶 SAE 分级，L0-L5 各阶段自动化、智能化范围逐步扩大。根据 SAE 的分 级，自动驾驶依据系统的智能性和全面性共分为 5 个级别，从 L0 级完全的人类驾 驶到最高 L5 级完全的自动驾驶，是人类在汽车方面逐步实现自动化智能化的过程。 根据美国高速公路安全管理局的定义与定位，目前全球正处于汽车自动化发展的第 二阶段。在当前阶段，根据驾驶环境息，由一个或多个驾驶辅助系统在特定工况 下执行转向或加速/减速，同时驾驶员执行所有其余的各类动态驾驶任务。在传统车 企中，长城汽车于 2017 年就发布了 i-Pilot 智慧领航自动驾驶平台，随着兼容车载 传感系统的升级迭代，目前汽车处于 L2+级别，并预计将在几年后发展到 L3/L4 阶段。

自动驾驶感知层分两大技术流派。一类是多传感器融合路线，主张以激光雷达为主 导，配合毫米波雷达、摄像头等，实现多传感器融合，提高自动驾驶安全，一类是 计算机视觉优先路线，倾向于采用低成本的摄像头，辅以人工智能算法，降低成本。

（1）多传感器融合派以传统车厂和专做自动驾驶的车厂为主。他们更倾向于高成本的激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、摄像头等多种传感器的融合运用，以应对 自动驾驶的多个应用场景。以 Alphabet 公司（Google 母公司）旗下的研发自动驾驶 汽车的子公司 Waymo 为例，Waymo 的视觉系统由几组高分辨率的相机组成，用于 在长距离、日光和低光照条件下工作；毫米波雷达则使用波长来感知物体和运动， 能够在白天、黑夜、雨雪天气中有效工作；激光雷达则用于 360 度的测距。多传感 器融合优是计算能力强，灵活性高，缺是成本较高，一套方案贵则几十万美金。

（2）视觉优先路线主张低成本摄像头方案。其中以特斯拉为例，特斯拉 Autopilot 的感知工作主要依赖 3 个前置摄像头、2 个侧方前视摄像头、2 个侧方后视摄像头、 1 个后视摄像头、12 个超声波传感器、1 个毫米波前置雷达。车辆通过这 8 个摄像 头 360 度检测周围环境，雷达负责探测前方障碍物的距离及行进速度，且不受天气 影响。更为重要的是特斯拉基于其自研的计算机芯片以及大量配套的软件算法。特 斯拉的每一位司机都参与到了神经网络的训练中并为特斯拉的自动驾驶系统喂入 新的数据。

ADAS 快速渗透，自动驾驶技术向中端市场延伸。据罗兰贝格预测，全球 ADAS 的 市场规模稳从 2015 年的 57 亿增长至 2025 年 ADAS 的 275 亿欧元，复合增速高达 17%。而在 ADAS 子系统中，ACC（自适应巡航系统）将是增长最快的自行业，预 计到 2025 年市场规模达到 153 亿欧元，复合增速高达 23%。

3.2. 摄像头为 ADAS 最重要的感知层，市场规模巨大（略）

4. 安防安防摄像头分类多应用广，政策技术驱动增长（略）

5. IoTAIoT 时代到来，摄像头应用范围快速扩张（略）

6. 重企业

镜头厂商舜宇光学；永新光学；联创电子

模组厂商丘钛科技

图像传感器芯片厂商、AR 零部件厂商韦尔股份

VR/AR 组装及零部件厂商歌尔股份

VR/AR 屏幕厂商京东方

VR/AR 投影技术厂商【光峰科技(688007)、股吧】

7. 风险提示

产品销量不及预期、贸易战摩擦加剧、盈利预测不及预期。

（本仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关息，请参阅报告。）

精选报告来源【未来智库官网】。