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淺談手機上玻璃鏡片的應用 「劉延」

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前段時間小米釋出了紅米K40增強版,除了遊戲和散熱性能外,手機還配備了所謂的5P1G主攝像頭程式,其中G代表玻璃,即使用玻璃鏡頭,P代表塑膠,即塑膠鏡頭,為了書寫友善,下面用數字sP/G鏡頭方案表示。玻璃鏡片在供應鍊中已經有很多解決方案,為什麼現在才在量産機器上使用?它的優點和缺點是什麼?

淺談手機上玻璃鏡片的應用 「劉延」

紅米K40 Plus使用ED鏡頭

玻璃鏡片的優勢平衡了光學品質和厚度

移動鏡片玻璃塑膠混合主要用于有效平衡光學品質和厚度。

随着手機攝影需求的不斷增加,廠商開始在硬體上大幅度改進,手機相機的發展正呈現出多主攝像頭、高像素化、傳感器面積增加的趨勢,是以對鏡頭的光學品質要求也随之提高,高像素需要更高的光學分辨率力,大傳感器需要更長的實際焦距。為了提高光學品質,主流手機鏡頭鏡頭的數量從5個到6個到7個到8個來校正光路,但受手機厚度、塑膠鏡頭透射率、組裝精度等因素的影響,手機鏡頭的數量很難進一步提高。

玻璃鏡片可以先減薄。由于玻璃透光性更好,折射率更高,在測試中,供應鍊企業表示,8個樹脂鏡片鏡頭可以減少到6個樹脂鏡片加1個玻璃透鏡,以確定光學品質基本一緻,透射率優于8P鏡頭,是以鏡頭子產品厚度可以減少約0.5mm, 在手機這個厚度寸金的地方,也是有點突破。

其次,玻璃塑膠混合可以有效提高裝配成品率,進而降低成本。鏡頭越多,對裝配精度的要求就越高,産量就越低。6P1G相比8P,要組裝的鏡頭數量少了一片,一次性組裝良率可以從10%提高到20%左右,8P鏡頭在供應鍊中價格高,主要原因也是因為組裝良率不夠。

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鏡片的鍍膜

圖檔來源:Raysonic Technologies

第三,玻璃鏡片可以針對更多的鍍膜進行優化。目前,大多數手機鏡頭鍍膜采用高溫技術,在這個過程中塑膠鏡片更容易産生變形,導緻産量降低,通常鍍膜不超過5層。玻璃透鏡具有很強的耐高溫性,如上圖所示,雷神技術已經制造了20層玻璃透鏡,用于控制反射和眩光,以提高光學品質。

價格是阻礙玻璃鏡片普及的最大因素

阻止玻璃鏡片進入手機世界的最大問題是價格,是以在手機上使用玻璃鏡片的地方往往是一個成本較低的地方。因為手機這種便攜式裝置鏡頭設計非常緊湊,為了優化光路,鏡頭大量采用非球面設計,算上相機鏡頭,是一種特殊的鏡頭,其價格自然上漲。

一個玻璃鏡頭,如果是Hoya,價格約為1美元,如果是國産制造商,如Co-Creation Electronics和Lant Optics,則價格約為0.50美元,或超過三元人民币。而塑膠鏡片的市場價格通常在0.5元/片左右,在國内供應鍊殘酷競争中,5P鏡頭的二次價格也在三元以上,甚至高達6便士,價格是4-6元。也就是說,玻璃鏡片的價格可以值一個鏡片,其産量增加的成本優勢在中低端機器中難以發揮。此外,由于對焦需求,用于對焦手機的鏡片隻會使用樹脂鏡片來降低品質,提高對焦速度。最後,考慮到手機的整體成本和光學品質需求,手機鏡頭玻璃鏡頭在目前的供應鍊方案中不超過3片

但許多手機也有玻璃光學元件。例如,潛望鏡透鏡用于折射棱鏡,玻璃通常用于最大化光通率。還有一些螢幕指紋子產品相對不敏感,但需要高透光率。第二代鏡頭式方案屏下指紋子產品,簡單來說就是一個低分辨率的攝像頭顯示屏,這個攝像頭的鏡頭是玻璃鏡頭,一般在3片左右。

<b>玻璃鏡片加工方法</b>

玻璃鏡片的常用生産方法包括<b>傳統玻璃加工、成型工藝和WRG</b>。

成型工藝比傳統的玻璃加工具有更多的優勢。傳統的玻璃鏡片加工需要複雜的步驟,鏡片的形狀受到很大限制。與傳統的玻璃加工相比,玻璃成型的過程更加困難。簡單地說,玻璃先熔化,再将模具壓制成所需的形狀,但由于溫度、壓力的變化,以及模具精度的問題,加工完成後需要進一步抛光,是以其工藝難度很大。然而,與傳統的玻璃加工相比,它具有效率高,成本低,鏡片形狀無限的優點。目前,主要的能源生産商是日本的HOYA,國内共同創造電子和Lante Optics。

另一類工藝是WLG,也就是小米這次1G5P内部玻璃鏡頭加工工藝。WLG是Waver Level Glass的首字母縮寫,WLO是Waver Level Optics的首字母縮寫,兩者都以類似半導體的方式制造透鏡。WLO顧名思義覆寫面更廣,塑膠鏡片和玻璃都在範圍内,WLG特指玻璃。它通常使用納米印刷制造。

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鏡片的加工

WLO技術主要掌握在Heptagon(被AMS收購)、Himax Wonder Optoelectronics、VisEra、Anteryon(被Crystal Technologies收購)等廠商手中。WLG主要是國内制造商瑞士電子在推廣。

除了手機,汽車電子是未來玻璃透鏡應用

<b>價格相對不那麼敏感但對光學品質敏感的另一個市場是汽車電子</b>汽車行業,相機的平均數量繼續增加,鏡頭主要由玻璃鏡頭組成,市場正在迅速增長。根據Yole的預測,到2024年,汽車平均将達到約1.6個攝像頭,到2024年将超過3個。全球有超過10億輛汽車,每年銷售約9000萬輛汽車,基于每個攝像頭子產品的10美元,市場每年将約為100億至150億美元。這個市場足夠大,在這個市場,從餘姚的餘宇光學搶占了先機,是目前全球首家出貨的汽車鏡頭企業。

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車載鏡頭的應用

汽車調節等級和消費級攝像頭的主要差別在于工作環境。車級鏡片的溫差很高(-40°C~120°C),與樹脂鏡片相比,玻璃鏡片具有更低的熱膨脹和冷收縮效應以及更高的環境溫度适應性。ADAS時代需要更多的車輛級鏡頭,是以今天的4G2P級鏡頭通常設計為確定鏡頭可以在各種環境中成像并實作輔助駕駛。

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車載攝像頭在知名車企中的應用

是以,具有玻璃鏡片生産能力的聯合制造的電子車用鏡片獲得了很多客戶認證,作為宇宇的替代品。其中包括特斯拉,汽車制造商Mobileye和Nvidia,以及法雷奧,大陸,采埃孚,麥格納和華為等一級制造商。在下遊客戶的具體份額方面,耀中目前約占特斯拉份額的35%,赢得了八款鏡頭中的七款,同時也是英偉達ADAS鏡頭的獨家供應商和Mobileye最大的供應商。

<b>總結</b>

玻璃鏡頭在手機應用中理論上具有更高的光學品質和更薄的鏡頭子產品優勢,同時可以使用它們代替兩個塑膠鏡頭來提高鏡頭産量并降低高端鏡頭成本。成本較高阻礙了玻璃鏡片在手機鏡片中的普及,今年下半年,供應鍊上有玻璃塑混合手機鏡片方案,但這些方案的營銷也占了一定的成分。玻璃鏡頭更多地用于成本較低的位置,例如潛望鏡相機中用于折射的棱鏡,用于螢幕下指紋方案中成像的鏡頭,以及汽車輔助駕駛系統普及中的鏡頭。國内供應鍊正在進一步發展領域,并擴大了在這些領域的應用範圍。

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