技术革新加快,显微镜产业布局智能领域

显微镜是由一个或多个透镜组合构成的光学仪器,它能够借助物理办法产生物体放大后的影像,将微小物体放大到人类肉眼所能看到的程度。显微镜的产生标志着人类开始进入原子时代,现已广泛地应用于生物、化学、物理和冶金等各项科研活动中。

显微镜按照显微原理可分为光学显微镜和电子显微镜。光学显微镜主要由目镜、物镜、载物台和反光镜组成。电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。

显微镜按照显微镜研究对象和研究方式又可分为偏光显微镜、荧光显微镜、立体显微镜、投影显微镜、倒置显微镜、相衬显微镜、暗视场显微镜等。偏光显微镜用于研究透明与不透明各向异性材料,从而鉴别物质细微结构光学性质;荧光显微镜可利用标本发出的荧光来观察物体;立体显微镜用于观察物体产生的三维立体影像;投影显微镜可将物像投影在投影屏上;倒置显微镜常用于细胞培养、组织培养和微生物研究领域;相衬显微镜常用于观察无色透明标本;暗视场显微镜常用于观察细菌和螺旋体的运动。

中国显微镜分类及概述

下游应用场景丰富化带动产业发展

· 产业链上游

中国显微镜制造产业上游主要由光学玻璃、光学塑料、光学元器件与电子元器件等配件构成。世界光学元器件产业主要集中在德国、日本、韩国、中国大陆和中国台湾地区,其中德国、日本占据着光学元器件行业的制高点,中国也逐步成为世界光学元器件的生产基地。在当下科技发展的大背景下,新兴产品技术的不断创新,光学材料和元器件生产制造行业已成为这一发展趋势的重要支撑产业。市场对光学与电子配件和元器件的需求逐年上升,由于光学材料在显微镜制造产业链中占据重要地位,因此上游光学元件组件与元器件的供应商议价能力较高。

· 产业链中游

显微镜制造产业的中游主要涉及显微镜的生产与制造。中国已逐渐成为全球显微镜的生产大国,每年约80%的显微镜用于出口。受益于全球显微镜制造行业的稳步发展,中国显微镜产量与市场规模稳步提升。下游需求场景的增多将反向加快中游的生产制造,同时,需求端对显微镜产品性能与科技含量方面提出的要求,将使得生产企业不断完善生产工艺。中国目前显微镜制造主要以中低端产品为主,产业的研发技术水平相较国际先进水平仍有较大差距,核心技术的缺乏致使行业议价能力较弱。

· 产业链下游

显微镜的下游用户主要涵盖国内外教育、科研、医疗与大型工业企业等机构,已渗透到生物科学、医疗制药、化工材料分析及教学科研等多个应用领域,下游应用领域的增多将带动行业的稳步发展。一方面,在显微镜现有的应用领域中,随着中国教育及科研经费支出的不断加大,显微镜在各创新应用领域的需求持续扩大;另一方面,目前显微镜技术正逐步向纳米、半导体等新兴领域渗透,应用场景的多样化以及创新化的趋势将进一步扩大中国显微镜行业的市场需求。

中国显微镜行业产业链

显微镜行业逐步进入成熟期,全球显微镜市场稳步增长

显微镜市场需求持续扩大,技术的创新是显微镜制造行业的不断增长的核心动力,目前显微镜制造行业已逐步进入商业化成熟期,全球显微镜制造行业稳步增长。根据沙利文数据显示,全球显微镜制造行业的市场规模由2014年的61.2亿美元增长至2018亿美元的82.6亿美元,年复合增长率为7.8%。在生命科学、物理研究、生物科研等领域不断取得突破的同时,其对显微镜特性及功能将产生更高的要求,推动显微镜生产与制造的发展。

显微镜全球市场的扩张将对中国显微镜制造带来新的机遇,市场规模扩大,需求增加,而中国显微镜制造产业80%的份额用于出口,出口需求的增加将为中国显微镜市场发展提供保障。因此在全球显微镜制造行业的平稳发展的同时,显微镜市场规模不断扩张,这一宏观环境也为中国显微镜制造行业的发展提供了良好的经济背景。

全球显微镜行业市场规模,2014-2023预测

显微镜非球面光学元件取代部分球面光学元件

为实现光学系统更为简化的目标,现代光学组件工艺借助计算机辅助设计技术,逐步将非球面元件应用到光学系统中。这里的非球面光学元件是指面形由多项高次方程决定、面形上各点的半径均不相同的光学元件。采用非球面光学系统,可以获得高分辨率的图像效果和高品质的光学特性。在技术和产品革新趋势的带动下,新一代的光学系统将广泛应用于各类现代光电子产品和图像处理产品,诸如数码相机、摄像机、大屏幕投影电视机等。

光学组件的应用行业涉及天文和医疗等行业,是集现代光学工程、光学材料工程、超精密机械加工、精密模具加工、超精密成型加工等高新技术为一体的综合工程。将非球面光学元件融入光学系统将成为当今世界光学领域一项用途十分广泛的高新技术,尤其是在塑料非球面光学元件领域,这一趋势会随玻璃非球面的工艺与加工精度的提高而愈加明显。

技术的不断创新将为显微镜制造提供更大的市场需求

现代生命科学研究的逐步加深,应用领域对光学显微镜技术提出了更高的要求,技术核心集中在显微镜的制造与生产中,为促使显微镜满足应用领域的需求而加强制造工艺,例如更高的空间分辨率、更大的成像深度以及更快的成像速度。以对生物活体显微成像为例,生物组织对光的散射使得噪音大大增强,这将严重影响空间的分辨率和成像深度。为解决这一问题,中国科技院西安光学精密机械研究所成功研制了双光子激发激光扫描实时立体显微镜。这一款产品相较以往显微镜而言,是首次基于双目视觉的立体显微方法和高分辨率双光子激发激光扫描荧光显微技术的融合。在原有技术上的不断革新,新兴技术的融合,使得三维荧光样品的高速立体成像成为可能,推进了显微镜产业的进步。

技术创新将为显微镜制造提供更大的市场需求。行业的核心动力一方面来自产业链上游的光学元器件生产厂商的技术创新,另一方面来自显微镜制造企业本身的技术改革与技术间融合。就元器件生产厂商而言,中国光学材料及元器件市场的蓬勃发展受益于车载、智能手持设备、运动摄影等市场对光学元件的需求,新型应用领域反向促进元器件的技术发展。例如在车载系统中,光学元件组件利用光学原理,完成各种观察、测量、分析记录、信息处理和能量传输活动,成为制造各种光学仪器、图像显示产品及光学存储设备的核心部件。光电技术的发展将直接拉动光学元件组件行业的增长。

沙利文全球合伙人、全球市场战略规划副总裁兼中华区总裁王昕博士指出,中国光学材料与电子元件等产业技术含量逐年提升,同时下游安防、车载和智能手机产品对光学显微镜的需求高速增长,积极引导整个光学元件行业的转型升级。未来随着政府以及研究机构加大对纳米技术、半导体等新兴应用领域的研发投资和生命科学领域的发展,显微镜的市场规模将进一步扩大。

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