浅谈手机上玻璃镜片的应用
刘延 于 2021.06.22 13:25:03 | 源自:www.soomal.com | 版权:特约 | 平均/总评分:09.61/173
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前段时间小米发布了红米K40增强版,除了游戏和散热性能以外,这款手机还搭载了号称5P1G的主摄镜头方案,其中这里的G代表Glass,即采用了一片玻璃镜片,P代表Plastic,即塑胶镜头,为行文方便,以下均用数字+P/G代表镜头方案。玻璃镜片在供应链上已经有了不少解决方案,为什么现在才开始在量产款机器上应用?它又有什么优势和劣势?

  • 玻璃镜片的优势,平衡光学质量和厚度

    手机镜头镜片玻塑混合主要用于可有效平衡光学质量与厚度。

    随着用户对手机摄影需求的不断提升,厂商们开始在硬件上大幅提升,手机摄像头发展正呈现多主摄化、高像素化、传感器面积增大的趋势,因此对镜头光学素质要求也随之提升,高像素需要更高光学解析力、大传感器需要更长的实际焦距。为了提升光学质量,主流手机镜头镜片数量从5~6片升级到7~8片用以修正光路,但受手机厚度、塑胶镜片透光率、装配精度等因素的制约,手机镜片数量难以进一步提升。

    玻璃镜片首先可以降低厚度。由于玻璃的透光性更好、折射率更高,在测试中,供应链企业表示8片树脂镜片镜头可以降至6片树脂镜片加1片玻璃镜片而保证光学质量基本一致,且透光率优于8P镜头,因此镜头模组厚度大约可减少0.5mm,在手机这种厚度寸土寸金的地方,也算是有点突破了。

    第二,玻塑混合可有效提升组装良率,进而降低成本。镜片越多组装精度要求越高,良率也将随之下降。6P1G相较于8P,其待组装镜片数量少一片,一次组装良率可从10~20%提升至约40%,8P镜头在供应链上价格居高不下,主要原因也是因为组装良率不够。

  • 图片来源:瑞声科技
  • 第三,玻璃镜片可以实现更多层镀膜优化。目前手机镜片镀膜大多采用高温工艺,在这种工艺下塑胶镜片产生形变的可能性更大,导致良率降低,通常镀膜不超过5层。玻璃镜片耐高温能力较强,如上图,瑞声科技给他们家的玻璃镜片做了20层镀膜用于控制反射和炫光,提升光学质量。

    价格,阻碍玻璃镜片普及的最大因素

    阻碍玻璃镜片进入手机领域最大的问题是价格,因此手机上采用玻璃镜片的地方往往是成本相对不那么敏感的地方。由于手机这种便携设备镜头设计非常紧凑,为优化光路,镜片大量采用非球面设计,算到相机镜头上,算是特殊镜片了,其价格自然水涨船高。

    一片玻璃镜片,如果来自豪雅(Hoya),其价格大约在1美元左右,如果是国内厂商,如联创电子、蓝特光学,其价格约为0.5美元左右,也就是三块多人民币。而塑胶镜头的市场价格通常在0.5元/片左右,在国内供应链残酷的竞争下,中低端用于副摄的5P镜头的价格也就三块多钱人民币,即使是上到6p,价格也就是4-6元人民币。也就是说玻璃镜片一片价格能抵得上一个镜头了,其提升良率带来的成本优势在中低端机器中难以发挥。此外,由于对焦需求,手机上用于对焦的镜片只会采用树脂镜片用以减轻质量、提升对焦速度。最终考虑到整体手机成本和光学素质的需求,手机镜头上玻璃镜片目前供应链方案中不超过3片

    但不少手机上也有玻璃光学组件。比如潜望式镜头用于折射的棱镜,为了最大限度保证光线通过率,通常采用玻璃。还有成本相对不敏感,但对于透光率要求高的的屏下指纹模组。第二代镜头式方案的屏下指纹模组,简单点说可以看做显示屏下有一个低分辨率相机,这个相机的镜头就都是玻璃镜片,通常也就3片左右。

    玻璃镜片加工方法

    生产玻璃镜片的常用方法包括传统玻璃加工、模造工艺和WLG

    模造工艺相比传统玻璃加工更具优势。传统的玻璃镜片加工需要经过繁复的步骤,且镜片的形状受到很大的限制。相比传统玻璃加工,模造玻璃的工艺难度更大。简单点说就是先融化玻璃,然后拿模具压制成所需要的形状,但由于温度、压强的变化,以及模具精密度的问题,完成加工后还需要进一步打磨,因此其工艺难度非常高。但相较于传统玻璃加工,其具有效率高、成本低、生产的镜片形状不受限制等优势。目前主要能量产的厂商主要为日本豪雅(HOYA)、国内的联创电子和蓝特光学。

    另一类工艺则是WLG,也就是小米这次1G5P里面玻璃镜片的加工工艺。WLG则是Wafer Level Glass的缩写,WLO是Wafer Level Optics的缩写,二者都是通过类似半导体加工的方式制造镜片。WLO顾名思义覆盖面更广,塑胶镜片和玻璃都在范围内,WLG则专指玻璃。通常采用纳米压印的工艺制造。

    WLO技术主要掌握在Heptagon(被AMS收购)、Himax奇景光电、VisEra采钰、Anteryon(被晶方科技收购)等厂商手中。WLG则主要是国内厂商瑞声电子在推广。

    除了手机,汽车电子是未来玻璃镜片的应用大户

    另一个价格相对不那么敏感,但对光学质量敏感的市场是汽车电子。汽车领域,摄像头平均数量持续提升,其镜头主要由玻璃镜片组成,市场规模快速增长。根据Yole预测,2018年汽车平均搭载约1.6颗摄像头,到2024年预计将搭载3颗以上。全球汽车保有量超过10亿辆,每年销量约9000万辆,若陆续升级,按每颗摄像头模组10美元计算,市场规模每年约为100~150亿美元。这个市场足够大,在这个市场里,来自余姚的舜宇光学抢占了先机,目前是全球车载镜头出货量第一的企业。

  • 车规级与消费级摄像头主要差异在于工作环境。车规级镜头温差要求高(-40℃~120℃),玻璃镜片相较于树脂镜片具备更低的热胀冷缩效应和更高的环境温度适应性。ADAS年代对车规级镜头要求更高,也因此目前车规级镜头通常采用4G2P这种类型的设计,保障镜头在各种环境下都能成像,并实现辅助驾驶功能。

    也因此具备玻璃镜片生产能力的联创电子车载镜头拿到了不少客户认证,作为舜宇的替代。包括整车厂商特斯拉,头部自动驾驶方案商Mobileye、Nvidia,以及法雷奥、大陆、采埃孚、麦格纳、华为等Tier 1厂商。下游客户具体份额上看,联创电子目前占据特斯拉约35%份额,中标蔚来8颗镜头中7颗,同时也是Nvidia ADAS镜头独家供应商和Mobileye最大的供应商。

    总结

    玻璃镜片在手机应用具备理论上更高的光学素质和更薄的镜头模组优势,同时其可用于代替两片塑胶镜片,可提升镜头良率,降低高端镜头成本。较高的成本阻碍了玻璃镜片在手机镜头上的应用普及,今年下半年,供应链上陆续还有玻塑混合手机镜头方案,但这些方案营销也占了一定成分。玻璃镜片更多用于成本相对不那么敏感的地方,比如潜望式摄像头中用于折射的棱镜、屏下指纹方案中用于成像的镜头,以及正在普及的汽车辅助驾驶系统中的镜头。国内供应链正在这些领域进一步开拓疆土,拓展应用范围。

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    手机上的镜片才多大,就算全玻璃也不过往大里说增加几十克的重量,怎么可能和专业镜头一样成为爬山的负担
    发表于2021.07.15 17:18:12
    41
    苹果鬼影问题应该就是镜片缘故,蓝宝石的锅?
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    发表于2021.07.02 09:39:50
    40
    121.009.140.***
    121.009.140.***
    发表于2021.06.29 15:10:24
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    03

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    发表于2021.06.28 20:38:59
    38
    03

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    发表于2021.06.25 17:10:26
    37
    03
    背过镜头就知道….如果好要爬山之类简直想疯
    此帖使用iPhone提交
    发表于2021.06.25 12:43:37
    36
    在你手机的使用寿命周期内完全不用担心
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    发表于2021.06.24 15:05:06
    35
    03
    树脂时间长了会氧化
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    发表于2021.06.24 01:02:35
    34
    120.230.128.***
    120.230.128.***
    发表于2021.06.23 23:13:22
    33
    113.102.099.***
    113.102.099.***
    发表于2021.06.23 21:43:16
    32
    耍猴米就会吹牛,不过数毛小编似乎忘了,真正牛逼的镜头玻璃并不是文中提到的那个,而是蔡司的肖特玻璃。
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    发表于2021.06.23 21:18:21
    31
    223.098.***.***
    223.098.***.***
    有宣传效用才会上,不然能省则省。与近年竞相宣传的马达同理。
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    发表于2021.06.23 20:50:51
    30
    101.086.109.***
    101.086.109.***
    发表于2021.06.23 16:50:09
    29
    027.008.170.***
    027.008.170.***
    发表于2021.06.23 10:47:52
    27
    03
    看来以后玻璃镜片会是高端机的标配了
    此帖使用MAC提交
    发表于2021.06.23 10:05:54
    26
    03
    等玻璃镜片成为潮流/宣传噱头后价格自然还会进一步下降……
    起码旗舰们用之且多多益善……再👍下本文!
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    发表于2021.06.23 08:18:58
    25
    03
    一切为了利润,在价格战的基础上能省就省!还有我是来围观丈丈的,加点个赞
    此帖使用16S提交
    发表于2021.06.23 07:45:27
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    23
    113.252.011.***
    113.252.011.***
    发表于2021.06.22 22:34:54
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