四大核心部件构成结构光模组，难度各异
2） 不可见光红外线（IR）接收模组：接收由被拍摄物体反射回来的不可见红外光，通过计算获取被拍摄物体的空间信息。
3） 镜头模组：采用普通镜头模组，用于2D彩色图片拍摄。
4） 图像处理芯片：将普通镜头模组拍摄的2D彩色图片和IR接收模组获取的3D信息集合，经算法处理得当具备3D信息的彩色图片。
我们认为随着iPhone导入3D成像功能，非苹阵营将快速跟进。我们预计，3D成像行业产值将从2017年的6亿美元迅速增长到2020年的126.3亿美元，2017-2020年3年CAGR高达177%。根据3D成像中各主要元件的价值占比，我们对各元件未来的市场规模进行了测算。在2020年全球3D成像126.3亿美元的市场中，半导体部分（ISP，3C成像芯片）市场最大，达42.7亿美元，其次为模组制造环节，市场规模达32.7亿美元。具体数据如下图所示。
不可见红外光的发射源主要有VCSEL（垂直腔面发射激光器）和红外LED两种，VCSEL是以砷化镓半导体材料为基础研制，主要包含激光工作物质、崩浦源和光学谐振腔3大部分。
相比较而言VCSEL光谱准确性更高、响应速度更快、使用寿命更长、投射距离更长，因此比LED光源具有明显优势，我们判断在智能设备中，VCSEL将成为主流。目前VCSEL主要供应商以光芯片厂商为主，包括Lumen tum、II-VI和Finisar，其中Lumen tum大概率为苹果2017款iPhone供应商。
准直镜头：预计将以WLO工艺为主由VCSEL发出的红外光需要经过准直镜头的校准，准直镜头利用光的折射原理，将波瓣较宽的衍射图案校准汇聚为窄波瓣的近似平行光。准直镜头可以采用传统的光学镜头制造方法，也可以采用WLO（晶圆级镜头）。
根据传统光学镜头和WLO的性能对比，WLO成本更低、生产效率更高、镜头一致性更好，更适合用于制造准直镜头。同时根据厂商信息，AMS旗下Heptagon是该市场领导者，公司表示将在2017年中看到明显的营收增长，我们相信这一预期主要来之苹果的订单。
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》
光学衍射元件DOE的制造门槛较高，预计将由台积电采购玻璃后进行pattern，精材科技将台积电pattern后的玻璃与VCSEL进行堆叠、封装和研磨，然后交采钰进行ITO工序，最后由精材科技进行切割。
接收端CMOS的要求是其能接受被拍摄物体发射回来的红外散斑图案，不需要对其他波长的光线进行成像。相对普通RGBCMOS而言，红外CMOS是一个相对小众的市场，但是增速很快，目前主要厂商包括：意法半导体、奇景光电、三星电子、富士通等。
总体而言，接收端除窄带滤波片较特殊，制造难度较高外，特征红外CMOS和镜头都是成熟产品，不存在制造难度。
Lumen tum：全球VCSEL（垂直腔面发射激光器）市场的领导者，预计获得了iPhone8VCSEL75%以上的订单。公司通过与高通和Hi max的合作，与安卓阵营保持良好的关系，是名副其实的VCSEL领域巨头。台湾企业Win Semi为Lumen tum的代工厂商。
台积电：公司为全球晶圆代工龙头，在3D成像产业链中发挥着多重作用，在DOE环节公司介入Pattern，在红外CIS环节，公司为STM提供晶圆制造服务，多方位介入3D成像产业链。
AMS旗下Heptagon：主要的WLO镜头制造商，其他竞争者包括Hi max、A teryo、,Kaleido以及同欣电。公司能在8寸玻璃基底上实现单片1000颗WLO，处于绝对优势地位。
Viavi：窄带滤光片的主要供应商，目前已开始为苹果公司供货。过去与微软、谷歌在HoloLens以及Google glass上的合作将使得公司具备很强的技术优势。
STM：早期为苹果手机供应ToF芯片用于前置距离感应，目前在苹果3D产业链中公司产品为IRCIS，用于接收端识别发射出去的特定波长的红外光。
大立光：公司为全球手机镜头龙头，在传统手机镜头市场市占率30%以上，尤其在高像素市场占据绝对优势。在3D成像镜头市场，公司将继续确立主导地位。在iPhone3D成像模组中，公司的产品已经切入了接收端和成像端。
Sony：全球CIS龙头，iPhone全系手机除了SE之外，无一例外都采用了Sony的CIS芯片，在iPhone3D成像模组中公司供应成像端CIS。除此以外，2015年通过收购Soft kinetic公司进入TOF领域，主要生产ToF图像传感器和ToF控制器，2017年6月公司发布一款背光式的ToF-type距离传感器。
Cowell：iPhone SE后置摄像头模组的供应商，其他客户还包括摩托罗拉和中国品牌。
同欣电：公司为iPhone3D成像模组中3D图像处理IC提供RW服务，另外公司还涉及3D传感模块的陶瓷封装技术以及WLO镜头。由于RW设备对于3D传感中CMOS极其重要，未来随着3D的渗透率提高，公司业务将会有进一步提升。
Prime Sense：公司为3D成像提供整体方案，2013年被苹果以3.45亿美元收购。在此之前公司产品供应X-boxKinect-1，创下销售记录。在被苹果收购前公司产品一共应用于2000多万台设备，用以实现3D成像功能。
结构光3D成像技术主要由4大部分组成
1） 不可见光红外线（IR）发射模组：用于发射经过特殊调制的不可见红外光至拍摄物体。2） 不可见光红外线（IR）接收模组：接收由被拍摄物体反射回来的不可见红外光，通过计算获取被拍摄物体的空间信息。
3） 镜头模组：采用普通镜头模组，用于2D彩色图片拍摄。
4） 图像处理芯片：将普通镜头模组拍摄的2D彩色图片和IR接收模组获取的3D信息集合，经算法处理得当具备3D信息的彩色图片。
图：结构光方案由4部分构成
图：Prime Sense结构光方案示意图
我们认为随着iPhone导入3D成像功能，非苹阵营将快速跟进。我们预计，3D成像行业产值将从2017年的6亿美元迅速增长到2020年的126.3亿美元，2017-2020年3年CAGR高达177%。根据3D成像中各主要元件的价值占比，我们对各元件未来的市场规模进行了测算。在2020年全球3D成像126.3亿美元的市场中，半导体部分（ISP，3C成像芯片）市场最大，达42.7亿美元，其次为模组制造环节，市场规模达32.7亿美元。具体数据如下图所示。
图：3D成像产业链各环节价值量测算（百万美元，2020年）
IR发射模组：核心部件高壁垒，影响成像效果
IR发射模组的工作流程主要为：1）不可见红外光发射源（激光器或者LED）发射出不可见红外光；2）不可见红外光通过准直镜头（WLO）进行校准；3）校准后的不可见红外光通过光学衍射元件（DOE）进行散射，进而得到所需的散斑图案。因为散斑图案发射角度有限，所以需要光栅将散斑图案进行衍射“复制”后，扩大其投射角度。因此IR发射模组主要部件包括：不可见红外光发射源（激光器或者LED）、准直镜头（WLO）、光学衍射元件（DOE）不可见红外光发射源：将以VCSEL为主流不可见红外光的发射源主要有VCSEL（垂直腔面发射激光器）和红外LED两种，VCSEL是以砷化镓半导体材料为基础研制，主要包含激光工作物质、崩浦源和光学谐振腔3大部分。
图：VCSEL主要由激光工作物质、崩浦源和光学谐振腔3大部分构成
相比较而言VCSEL光谱准确性更高、响应速度更快、使用寿命更长、投射距离更长，因此比LED光源具有明显优势，我们判断在智能设备中，VCSEL将成为主流。目前VCSEL主要供应商以光芯片厂商为主，包括Lumen tum、II-VI和Finisar，其中Lumen tum大概率为苹果2017款iPhone供应商。
图：VCSEL对比LED，性能领先
准直镜头：预计将以WLO工艺为主由VCSEL发出的红外光需要经过准直镜头的校准，准直镜头利用光的折射原理，将波瓣较宽的衍射图案校准汇聚为窄波瓣的近似平行光。准直镜头可以采用传统的光学镜头制造方法，也可以采用WLO（晶圆级镜头）。
图：传统镜头VSWLO（晶圆级镜头）
根据传统光学镜头和WLO的性能对比，WLO成本更低、生产效率更高、镜头一致性更好，更适合用于制造准直镜头。同时根据厂商信息，AMS旗下Heptagon是该市场领导者，公司表示将在2017年中看到明显的营收增长，我们相信这一预期主要来之苹果的订单。
图：WLCVS传统摄像头模组
光学衍射元件（DOE）
经过准直镜头校准后的激光束并没有特征信息，因此下一步需要对激光束进行调制，使其具备特征结构，光学衍射元件（DOE）就是用来完成这一任务的。VCSEL射出的激光束经准直后，通过DOE进行散射，即可得到所需的散斑图案（Pattern）。由于DOE对于光束进行散射的角度（FOV）有限，所以需要光栅将散斑图案进行衍射“复制”后，扩大其投射角度。
图：Prime Sense光学衍射元示意图
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》
图：Prime Sense激光散斑示意图
光学衍射元件DOE的制造门槛较高，预计将由台积电采购玻璃后进行pattern，精材科技将台积电pattern后的玻璃与VCSEL进行堆叠、封装和研磨，然后交采钰进行ITO工序，最后由精材科技进行切割。
IR接收模组：窄带滤光片为国内厂商主要机会
IR接收模组用于对被拍摄物体反射的红外光进行接受和处理，获取被拍摄物体的空间信息。IR接收模组主要由3部分组成：1）特制红外CMOS；2）窄带滤光片；3）镜头Lens；特制红外CMOS接收端CMOS的要求是其能接受被拍摄物体发射回来的红外散斑图案，不需要对其他波长的光线进行成像。相对普通RGBCMOS而言，红外CMOS是一个相对小众的市场，但是增速很快，目前主要厂商包括：意法半导体、奇景光电、三星电子、富士通等。
窄带滤光片
在IR发送端，VCSEL发射的是940nm波长的红外光，因此在接受端需要将940nm以外的环境光剔除，让接受端的特制红外CMOS只接收到940nm的红外光。为达到这一目的，需要用到窄带滤光片。所谓窄带滤光片，就是在特定的波段允许光信号通过，而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止，窄带滤光片的通带相对来说比较窄，一般为中心波长值的5%以下。窄带滤光片主要采用干涉原理，需要几十层光学镀膜构成，相比普通的RGB吸收型滤光片具有更高的技术难度和产品价格。目前业内主要厂商为VIAVI（JDSU拆分而来）和国内的水晶光电。
图：窄带滤光片让特定波长的光线通过
接收端镜头（Lens）
接收端镜头为普通镜头，业内方案成熟，大立光、玉晶光、Kantatsu等厂商都能提供。总体而言，接收端除窄带滤波片较特殊，制造难度较高外，特征红外CMOS和镜头都是成熟产品，不存在制造难度。
镜头成像端：产业链成熟，非增量业务
3D成像功能与传统照相摄像头不是相互替代而是叠加的关系，IR发射模组和IR接受模组是新增的部件需求，镜头成像端就是指目前智能手机的手机镜头模组，主要包含：音圈马达（Voice Coil Motor，VCM），镜头（Lens），红外截止滤光片（IR-Cut Filter，IRCF），图像传感器（CMOSI mage Sensor）以及印刷线路板（Printed Circuit Board，PCB）。产业链成熟，供应商众多，在此不再赘述，同时3D成像的兴起对镜头成像端而言并无变革。
图：常见手机摄像头
图：镜头成像端结构
3D图像处理芯片：难度高，突破难
3D成像所需的图像处理芯片和一般的图像处理芯片有所区别，其通过复杂的算法将IR接收端采集的空间信息和镜头成像端采集的色彩信息相结合，生成具备空间信息的三维图像。该芯片设计壁垒高，目前供应商仅为几个芯片巨头，包括STM（意法半导体）、TI（德州仪器）、NXP（恩智浦）。
图：图像处理芯片工作原理
苹果已垄断全球最成熟资源，安卓阵营加速跟进
目前结构光产业链一流供应商皆已被苹果锁定，包括整体方案商Prime Sense（2013年以3.45亿美元收购），核心部件VCSEL、DOE、WLO、Fliter中的一流供应商皆在与苹果做试样。目前国内厂商在Fliter（水晶光电）、模组（欧菲光）方面具备较强实力，但在VCSEL、DOE、WLO、IRCIS、3D图像处理芯片方面能力欠缺，以下是我们对结构光产业链的完全梳理。
图：苹果前置结构光产业链梳理（2017年）：外资为主，国内厂商有所卡位
Lumen tum：全球VCSEL（垂直腔面发射激光器）市场的领导者，预计获得了iPhone8VCSEL75%以上的订单。公司通过与高通和Hi max的合作，与安卓阵营保持良好的关系，是名副其实的VCSEL领域巨头。台湾企业Win Semi为Lumen tum的代工厂商。
台积电：公司为全球晶圆代工龙头，在3D成像产业链中发挥着多重作用，在DOE环节公司介入Pattern，在红外CIS环节，公司为STM提供晶圆制造服务，多方位介入3D成像产业链。
AMS旗下Heptagon：主要的WLO镜头制造商，其他竞争者包括Hi max、A teryo、,Kaleido以及同欣电。公司能在8寸玻璃基底上实现单片1000颗WLO，处于绝对优势地位。
Viavi：窄带滤光片的主要供应商，目前已开始为苹果公司供货。过去与微软、谷歌在HoloLens以及Google glass上的合作将使得公司具备很强的技术优势。
STM：早期为苹果手机供应ToF芯片用于前置距离感应，目前在苹果3D产业链中公司产品为IRCIS，用于接收端识别发射出去的特定波长的红外光。
大立光：公司为全球手机镜头龙头，在传统手机镜头市场市占率30%以上，尤其在高像素市场占据绝对优势。在3D成像镜头市场，公司将继续确立主导地位。在iPhone3D成像模组中，公司的产品已经切入了接收端和成像端。
Sony：全球CIS龙头，iPhone全系手机除了SE之外，无一例外都采用了Sony的CIS芯片，在iPhone3D成像模组中公司供应成像端CIS。除此以外，2015年通过收购Soft kinetic公司进入TOF领域，主要生产ToF图像传感器和ToF控制器，2017年6月公司发布一款背光式的ToF-type距离传感器。
Cowell：iPhone SE后置摄像头模组的供应商，其他客户还包括摩托罗拉和中国品牌。
同欣电：公司为iPhone3D成像模组中3D图像处理IC提供RW服务，另外公司还涉及3D传感模块的陶瓷封装技术以及WLO镜头。由于RW设备对于3D传感中CMOS极其重要，未来随着3D的渗透率提高，公司业务将会有进一步提升。
Prime Sense：公司为3D成像提供整体方案，2013年被苹果以3.45亿美元收购。在此之前公司产品供应X-boxKinect-1，创下销售记录。在被苹果收购前公司产品一共应用于2000多万台设备，用以实现3D成像功能。
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