参考中国报告网发布《2017-2022年中国3D行业市场发展现状及十三五发展前景分析报告》
市场空间：渗透率加速提升，2020 年市场空间达 38 亿美元
结构光方案预计于 2018 年大幅放量。国际大客户 2017 年新机型料采用前置结构光方案，预计 2018 年开始大幅放量。假设 2017 年国际大客户新版手机中的 1 款使用结构光，渗透率达到 20%，至 2018 年全部使用结构光；安卓系统的产品于 2018 年渗透率达到 15%，则结构光方案的平均渗透率将于 2020 年达到 25%，市场空间将达到 38 亿美元，增长速度可观。
产业链格局：接收端国产替代化程度大
发射端国外为主，接收端国产化替代程度较大。目前结构光方案设备成本约为 20 美金，其中算法芯片 4-6 美金，接收端 5-6 美金，发射端 10 美金左右。发射端的激光器和光学元件行业壁垒较高，目前国内厂商较少涉及该领域。而接收端的滤光片，镜头和模组业务壁垒相对较低，国内水晶光电，舜宇光学，欧菲光，丘钛科技等厂商已切入该领域并实现量产。
未来随着 VCSEL 激光器制作技术的提升及晶圆级镜头技术的引入，国内的晶方科技和华天科技有望切入结构光产业链的发射端市场。
国产化替代公司梳理
AR 与体感解决方案——华捷艾米公司具备完整 AR 技术体系与产品体系。华捷艾米是全球除苹果和微软之外少数完全拥有体感各项技术与知识产权的公司，华捷艾米在 3D 体感交互具有充分的研发优势与自主核心技术。公司主打产品 IMI 光学模组芯片、体感摄像头和 SDK 开发软件。体感芯片如已量产的 IMI-1180 可以实时输出空间三维数据和深度图信息。较高级的 IMI-1280 将内置运算处理单元，可以进行高分辨率的彩色图像传输。体感摄像头与微软的 Kinect 相似，并采用骨骼跟踪和即时定位的自主芯片，具有毫米级精度。在应用端公司开发了 IMI-SDK 二次开发工具软件，能够实现人物识别重现，动作识别和三维建模。结合芯片+摄像头+二次开发软件，公司完整的产品体系能够覆盖教育、安防、家庭娱乐和电商等领域。
华捷艾米主攻电视、机顶盒、手机AR市场，华捷艾米产品具备开放系统，支持windows、linux 和 android 系统，可以切入大多数终端市场。公司与 2016 年与创维电视合作推出 AR电视，将儿童教育，运动识别和可交互引导游戏应用于客厅环境。在客厅应用和手机应用方面与创维、海信等电视厂商和联想、小米、华为等手机厂商合作，将 IMI 摄像头和智能电视，体感游戏机与机顶盒等智能设备连接，以加速在客厅和手机市场的渗透。体感技术的发展依赖整个市场和配套技术的成熟，华捷艾米凭借自主产品体系切入成熟市场，未来有望成为AR 市场的主要技术提供厂商。
从 2D 到 3D：TOF 方案是后置 3D 建模的另一种可能
技术路径：TOF 方案功率大，更适用于动态场景
TOF 技术通过计算发射光的反射时间差来换算物体距离。TOF（TimeofFlight）技术的原理是发射红外光遇物体反射后计算发射光的反射时间差，来换算物体的距离。TOF 的优点在于逐个计算像素点，近距离情况下精度较高。缺点是在室外受自然光红外线影响较大，测量范围窄。目前主流 TOF 技术使用 SPAD（single-photon avalanche diode）阵列来检测反射光的时间空间信息。SPAD 是具有较高灵敏度的半导体光电检测器，能对弱光信号进行较为精确的识别。
为实现 3D 建模，TOF 组件额外需要 3 颗红外激光二极管。TOF 技术路线的代表为微软的 Kinect2。Kinect2 是微软针对 PC 和 Xbox 推出的 3D 感应摄像机。根据 Chipworks 对Kinect2 的拆解，其主要核心部件为 3 颗红外激光二极管、1 颗红外光图像传感器、1 颗可见光图像传感器和 1 颗图像处理主芯片。主要工作原理为：红外激光二极管发射近红外激光，光碰到环境中的物体发生反射，红外光图像传感器采集反射光，计算反射信号与发射信号的时间差，从而得知位置距离信息，采用:3 颗红外激光二极管的原因在于提供空间自由度更大的探测，可见光相机的作用是获取环境实时的 XY 平面物体信息。
TOF 高功率高 FPS，更加适用于动态场景。
TOF 由于不需要平行光束或特定的光学图案，故不需要准直镜头和 DOE。其响应速度快，近距离精度高，但测量范围较窄。高 FPS的特点使之易于用在动态识别领域，如体感识别，手势控制等，多用于游戏机或计算机的辅助设备。结构光则因为能耗较低，分辨率较高，因此较为适合使用在智能手机上，如面部识别，背景虚化等。未来，随着 TOF 能耗降低，测量精度进一步提高，其可能进入智能手机的后置摄像头，提供环境感知和测量等 VR 领域的功能。
市场空间：渗透率加速提升，2020 年市场空间达 38 亿美元
结构光方案预计于 2018 年大幅放量。国际大客户 2017 年新机型料采用前置结构光方案，预计 2018 年开始大幅放量。假设 2017 年国际大客户新版手机中的 1 款使用结构光，渗透率达到 20%，至 2018 年全部使用结构光；安卓系统的产品于 2018 年渗透率达到 15%，则结构光方案的平均渗透率将于 2020 年达到 25%，市场空间将达到 38 亿美元，增长速度可观。
结构光方案市场空间预测
资料来源：中国报告网整理
产业链格局：接收端国产替代化程度大
发射端国外为主，接收端国产化替代程度较大。目前结构光方案设备成本约为 20 美金，其中算法芯片 4-6 美金，接收端 5-6 美金，发射端 10 美金左右。发射端的激光器和光学元件行业壁垒较高，目前国内厂商较少涉及该领域。而接收端的滤光片，镜头和模组业务壁垒相对较低，国内水晶光电，舜宇光学，欧菲光，丘钛科技等厂商已切入该领域并实现量产。
未来随着 VCSEL 激光器制作技术的提升及晶圆级镜头技术的引入，国内的晶方科技和华天科技有望切入结构光产业链的发射端市场。
结构光方案产业链汇总
资料来源：中国报告网整理
国产化替代公司梳理
AR 与体感解决方案——华捷艾米公司具备完整 AR 技术体系与产品体系。华捷艾米是全球除苹果和微软之外少数完全拥有体感各项技术与知识产权的公司，华捷艾米在 3D 体感交互具有充分的研发优势与自主核心技术。公司主打产品 IMI 光学模组芯片、体感摄像头和 SDK 开发软件。体感芯片如已量产的 IMI-1180 可以实时输出空间三维数据和深度图信息。较高级的 IMI-1280 将内置运算处理单元，可以进行高分辨率的彩色图像传输。体感摄像头与微软的 Kinect 相似，并采用骨骼跟踪和即时定位的自主芯片，具有毫米级精度。在应用端公司开发了 IMI-SDK 二次开发工具软件，能够实现人物识别重现，动作识别和三维建模。结合芯片+摄像头+二次开发软件，公司完整的产品体系能够覆盖教育、安防、家庭娱乐和电商等领域。
华捷艾米 IMI 体感芯片
资料来源：互联网
华捷艾米 AR 体感传感器
资料来源：互联网
华捷艾米主攻电视、机顶盒、手机AR市场，华捷艾米产品具备开放系统，支持windows、linux 和 android 系统，可以切入大多数终端市场。公司与 2016 年与创维电视合作推出 AR电视，将儿童教育，运动识别和可交互引导游戏应用于客厅环境。在客厅应用和手机应用方面与创维、海信等电视厂商和联想、小米、华为等手机厂商合作，将 IMI 摄像头和智能电视，体感游戏机与机顶盒等智能设备连接，以加速在客厅和手机市场的渗透。体感技术的发展依赖整个市场和配套技术的成熟，华捷艾米凭借自主产品体系切入成熟市场，未来有望成为AR 市场的主要技术提供厂商。
国产化 3D 光学方案对比
资料来源：中国报告网整理
从 2D 到 3D：TOF 方案是后置 3D 建模的另一种可能
技术路径：TOF 方案功率大，更适用于动态场景
TOF 技术通过计算发射光的反射时间差来换算物体距离。TOF（TimeofFlight）技术的原理是发射红外光遇物体反射后计算发射光的反射时间差，来换算物体的距离。TOF 的优点在于逐个计算像素点，近距离情况下精度较高。缺点是在室外受自然光红外线影响较大，测量范围窄。目前主流 TOF 技术使用 SPAD（single-photon avalanche diode）阵列来检测反射光的时间空间信息。SPAD 是具有较高灵敏度的半导体光电检测器，能对弱光信号进行较为精确的识别。
TOF 原理示意图
资料来源：互联网
结构光用于 3D 建模
资料来源：互联网
为实现 3D 建模，TOF 组件额外需要 3 颗红外激光二极管。TOF 技术路线的代表为微软的 Kinect2。Kinect2 是微软针对 PC 和 Xbox 推出的 3D 感应摄像机。根据 Chipworks 对Kinect2 的拆解，其主要核心部件为 3 颗红外激光二极管、1 颗红外光图像传感器、1 颗可见光图像传感器和 1 颗图像处理主芯片。主要工作原理为：红外激光二极管发射近红外激光，光碰到环境中的物体发生反射，红外光图像传感器采集反射光，计算反射信号与发射信号的时间差，从而得知位置距离信息，采用:3 颗红外激光二极管的原因在于提供空间自由度更大的探测，可见光相机的作用是获取环境实时的 XY 平面物体信息。
Kinect2 拆解结构
资料来源：互联网
Kinect2 采用的红外摄像头
资料来源：互联网
TOF 高功率高 FPS，更加适用于动态场景。
TOF 由于不需要平行光束或特定的光学图案，故不需要准直镜头和 DOE。其响应速度快，近距离精度高，但测量范围较窄。高 FPS的特点使之易于用在动态识别领域，如体感识别，手势控制等，多用于游戏机或计算机的辅助设备。结构光则因为能耗较低，分辨率较高，因此较为适合使用在智能手机上，如面部识别，背景虚化等。未来，随着 TOF 能耗降低，测量精度进一步提高，其可能进入智能手机的后置摄像头，提供环境感知和测量等 VR 领域的功能。
三种成像技术对比
资料来源：中国报告网整理
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