1、行业简介
精密光电仪器是能够产生光波并显示图像,或接收并处理光波以增强图像来获得更清晰视图的设备。精密光电仪器是光电仪器的子类,近代光电仪器发展最早可以追溯到 16 世纪的欧洲。1608 年,荷兰的汉斯·利伯希创造了史上的第一架望远镜。16世纪末,荷兰的詹森制造了第一台显微镜。17 世纪初,伽利略在意大利发明了 40 倍双镜望远镜。
随后数百年,光电仪器处于稳定发展的状态。20 世纪,科学技术得到了极大的发展,光电仪器也不例外,逐步提高精密度,产生了精密光电仪器。在科研领域,显微镜为众多精密光电仪器的代表,倒置显微镜、偏振光显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、微分干涉显微镜等相继被发明创造。
人们采用这些先进的精密光电仪器相继发现了细胞的各种精细结构,如细胞骨架、遗传物质 RNA 和 DNA,各种病毒粒子和蛋白质分子也被人们看到。望远镜则在一战后的“军用转民用”的趋势中大放光彩。欧洲和美国的经济复苏和快速增长创造了对狩猎、户外、帆船、观鸟等的需求,望远镜行业在 20 世纪 80 年代进入了黄金时代。
欧洲的蔡司、莱卡和施华洛世奇在望远镜方面居世界领先地位。凭借强大的经济能力和消费需求,美国、欧洲成为全球望远镜两大市场,而日本、韩国和中国成为中高端产品的制造商。进入 21 世纪,随着新的生产技术和新的生活方式的出现,精密光电仪器市场仍在更新迭代。
2、发展状况
目前精密光电仪器产品主要为望远镜、光学显微镜、夜视仪以及测距仪等。
①望远镜
望远镜是一种利用透镜或反射镜以及其他光学器件观测遥远物体的精密光电仪器。根据工作波段的不同,望远镜可以分为光学望远镜、射电望远镜、红外望远镜及其他波段望远镜。光学望远镜以可见光为工作波段,由于光学系统的不同,又可以分为折射望远镜、反射望远镜、折反射望远镜、多镜面望远镜和双筒望远镜。对于大众来说,根据使用功能的不同,望远镜可以按照天文望远镜和双筒望远镜进行简易区分。
A、天文望远镜
天文望远镜(Telescope)是一种观测天体、捕捉天体信息的光学设备,是使用最多、最具标志性的天文观测器材。天文望远镜被广泛应用于航天、天文等研究领域,近年来科技露营和天文科普的发展,也拓宽了天文望远镜的应用场景。目前,全球天文望远镜领域的主要品牌有晶华旗下品牌、星特朗(Celestron)、SkyWatcher、Vixen等。根据 QY Research 的统计和预测,2022 年全球天文望远镜市场规模达 11.00 亿元,预计 2027 年有望达 12.69 亿元,市场稳步增加。
B、双筒望远镜
双筒望远镜(或称双筒镜,binocular)是将两个相同的或者镜像对称的望远镜并排连在一个架子上使得它们始终对准同一方向而制成的望远镜。主要用来观测植物,动物,景色等地面景观,广泛应用于户外,航海,军事等领域。
近年来,国内外对双筒望远镜的需求量越来越大,除了在航运、海洋渔业、勘探、测量、监视等行业使用外,也常用于娱乐活动,如观看赛马、足球、棒球、演唱会等文体活动、滑雪、旅游等。目前,全球双筒望远镜市场竞争日益激烈,涉足该领域的主要有莱卡、蔡司、Pulsar 和 Steiner 等海外知名企业;国内双筒望远镜厂商有晶华光学、博冠股份等。
根据 QY Research 的统计及预测,2022 年全球双筒望远镜市场规模达到 8.41 亿美元;预计至 2027 年,全球双筒望远镜市场规模将会达到 11.63 亿美元,年复合增长率(CAGR)为 6.71%。2022 年中国双筒望远镜市场规模为 9.20 亿元;预计至 2027 年,中国双筒望远镜市场规模将会达到 13.04 亿元,年复合增长率(CAGR)为 7.22%。未来,随着经济的发展和人们生活水平的日益提高,双筒望远镜的需求将会进一步扩大。
②光学显微镜
光学显微镜(microscope)是通过光的折射把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息,是集光、机、电及数字技术于一身的精密仪器。目前,我国已成为全球光学显微镜制造中心,教育类和普及类显微镜产能占全球科普类显微镜 95%。高端层次的厂商主要来自德国和日本,有蔡司(Zeiss)、徕卡(Leica)、尼康(Nikon)、仪景通(Evident)等。
国内显微镜主要厂商有永新光学、麦克奥迪以及晶华光学等。光学显微镜在全球显微镜中保持重要的地位。光学显微镜技术较成熟,平均成本低于电子显微镜。近年来,生产厂商逐渐将光学显微镜与 CCD 结合,将采集的图像转换为电子信号,并在显微镜中嵌入图像处理、人工智能软件,提升了光学显微镜的图像采集性能。
根据 QY Research 数据,2022 年全球显微镜行业市场规模达 19.64 亿美元,预计未来五年全球显微镜市场将以约 5.98%的年复合增长率增长,2027 年有望达26.27 亿美元。近年来,受益于科研机构、医疗卫生、素质教育等下游市场的稳步发展,我国显微镜市场规模不断扩大。根据 QY Research 数据,2022 年中国显微镜市场规模约在27.62 亿元。
随着全球经济复苏,病毒以及流感等给人们带来对生命科学事业的思考将会持续,显微镜行业作为直接相关产业将稳步发展,预计 2027 年国内显微镜市场规模将达到 37.38 亿元,2022-2027 年复合增长率(CAGR)达 6.24%。
③其他精密光电仪器
由于精密光电仪器子类别较为丰富,该部分仅对其中市场规模较大的夜视仪、激光测距仪等子类进行简要介绍。夜视仪(Night vision)是以像增强器为核心器件的夜间外瞄准具,其工作时不用红外探照灯照明目标,而利用微弱光照下目标所反射光线通过像增强器在荧光屏上增强为人眼可感受的可见图像来观察和瞄准目标。
激光测距仪(Laser rangefinder)的工作原理是由激光器对被测目标发射一个光信号,目标会反射激光,测距仪接收到被反射的光信号,通过测量光信号往返经过的时间,并考虑大气折射系数等参数计算出目标的距离。
3、未来发展趋势
①下游需求日益增长,精密光电仪器行业发展整体向好
精密光电仪器是仪器仪表行业中非常重要的组成类别,是工农业生产、资源勘探、空间探索、科学实验、国防建设以及社会生活各个领域不可缺少的观察、测试、分析、控制、记录和传递的工具。
下游应用领域需求的日益增长将为精密光电仪器行业提供更广阔的发展空间,而注重研发投入、具备技术创新能力的企业将在行业发展中具备更强的竞争优势。在电子技术和计算机行业的发展带动下,国内精密光电仪器行业发展前景广阔。
②精密光电仪器向数字化与智能化发展,应用领域更加广泛
高新技术的发展和应用将进一步推动精密光电仪器实现光机电算一体化和智能化。电子技术、计算机技术和光电器件的不断发展和功能的完善,为仪器向更高层次的智能发展创造了条件。未来,精密光电仪器产品中光学、机械、电子电路、计算机系统的融合会随着新技术的出现进一步强化,在光机电软一体化的基础上融入不同原理,派生出新用途的产品,以满足各领域日益增长的需求。
具有优异性能的光电器件和功能材料的开发和应用,将加速现代精密光电仪器发展进程。如 CCD/CMOS 感光元件、半导体激光器、光纤传感器等制造技术趋于成熟将使精密光电仪器领域发生重要变革,推动产品向小型化、高分辨率和智能化发展。