光学系统行业发展趋势报告

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1、光学系统行业发展趋势报告发展高速光纤传输与接入、大容量路由交换、5G通信、SDN/NFV（软件定义网络/网络功能虚拟化）等网络设备与软件系统，推进有线网络IP化、光纤化进程。提升通信网络的接入速率及服务质量，推进网络云化和智能化，优化网络结构，增强IPTV网络的承载能力，满足4K和8K视频传输的低时延、高宽带、高可靠、高安全应用需求，推动普及超高清机顶盒。加快全国有线电视网络互联互通平台建设，同步建设4K超高清电视监测监管系统。探索5G应用于超高清视频传输，实现超高清视频业务与5G的协同发展。强化应用牵引，加大超高清电视关键制播设备的研发力度，支持超高清影视摄像机、极低照度摄像机等视频采集设备

2、研发。推进超高清电视切换台及其系统、总控和播出系统、视音频矩阵、专业调音台、专业监视器等重点制播设备产业化。支持适配超高清视频的高容量、高速率存储系统等研发应用。推动超高清电视、机顶盒、虚拟现实（增强现实）设备等产品普及，发展大屏拼接显示、电影投影机等商用显示终端，加快超高清视频监控、工业相机、医疗影像设备等行业专用系统设备的产业化。一、 发挥社团作用，深化国际交流合作发挥产业联盟、行业协会等社会团体组织在生态体系构建、商业模式创新、团体标准制定、行业规范自律等方面的积极作用，整合优势资源，推动全产业链协同发展。支持产业联盟等单位发布超高清视频产业发展需求指南，引导社会资金资源投向，支持国内外

3、相关企业共同推动超高清视频产业发展。积极跟踪超高清视频领域国际标准化组织、行业协会以及先行国家的技术发展趋势，拓展超高清视频产业国际交流合作渠道。坚持引进来和走出去相结合，推进国内外技术、人才、资金、市场等资源互动，实现共享机遇、共同发展、合作共赢。二、 加大创新力度，完善资金投入机制聚焦超高清视频产业链中内容制作与播出、网络传输及监管、终端普及和关键设备制造等重点薄弱环节，通过设立超高清视频产业投资基金等方式，支持超高清视频产业创新发展。支持超高清视频企业与金融机构加强对接合作，通过市场机制引导多方资本参与，加快超高清视频产业化进程。支持行业协会联合彩电企业开展彩电汰旧换优，加大超高清电视推

4、广力度。三、 推动部省合作，加强行业应用推广充分发挥地方积极性，调动地方资源，推进部省合作，形成发展合力。指导有条件的地区结合实际制定差异化行动方案，明确落实措施，加强组织实施。支持地方建设超高清视频产业协同中心、制造业创新中心等，打造产业创新集群，发挥示范引领和辐射带动作用。按照企业主体、市场化运作模式，在广播电视、文教娱乐、安防监控、医疗健康、智能交通、工业制造等重点领域开展试点应用，总结先进经验并向全行业推广。四、 推动重点产品产业化强化应用牵引，加大超高清电视关键制播设备的研发力度，支持超高清影视摄像机、极低照度摄像机等视频采集设备研发。推进超高清电视切换台及其系统、总控和播出系统、视

5、音频矩阵、专业调音台、专业监视器等重点制播设备产业化。支持适配超高清视频的高容量、高速率存储系统等研发应用。推动超高清电视、机顶盒、虚拟现实（增强现实）设备等产品普及，发展大屏拼接显示、电影投影机等商用显示终端，加快超高清视频监控、工业相机、医疗影像设备等行业专用系统设备的产业化。五、 加快行业创新应用（一）广播电视领域加大超高清电视采集制作、总控播出、互动分发、数据中心、管理平台等系统建设投入，推动超高清电视直播频道建设。加强超高清视频点播平台建设，构建支撑超高清视频生产、聚合、分发、应用的融合业务平台。推动超高清电视在有线电视、卫星电视、IPTV和互联网电视的应用。（二）文教娱乐领域推动超

6、高清视频在游戏、动漫、电影等领域的应用，支持超高清游戏制作工具、电影拍摄和放映设备、超高清画屏等产品的研发量产。探索和推广面向家庭用户的院线准同步、个性化点播院线等创新业务模式，支持建设4K影院。加快超高清教育平板、投影仪、会议平板、交互智能终端等教学产品的研发及应用，推动超高清视频技术在数字博物馆、鉴真防伪、艺术鉴赏等领域的应用。（三）安防监控领域加快推进超高清监控摄像机等的研发量产。推进安防监控系统的升级改造，支持发展基于超高清视频的人脸识别、行为识别、目标分类等人工智能算法，提升监控范围、识别效率及准确率，打造一批智能超高清安防监控应用试点。（四）医疗健康领域加快推进超高清术野摄像机、内

7、窥镜手术设备、术野显示器、医学影像与设备控制器、医学影像诊断显示器、会诊显示器等超高清产品研发及应用，推动超高清视频技术在远程医疗、手术培训、内窥镜手术、医疗影像检测等方面的广泛应用。加强超高清医疗影像与人工智能有效结合，支持医疗影像识别分析、智能会诊等智能算法研发。（五）智能交通领域推动超高清视频技术在智能网联汽车中的应用，加强超高清车载图像传感器及车载屏幕产品研发量产，提升车辆感知能力与人机交互体验。推动超高清技术在交通管控中的应用，提升复杂环境下对车牌、车型识别的正确率。开展超高清硬件、智能算法等一体化的交通智能化试点应用。（六）工业制造领域加快超高清工业内窥镜、工业相机、生产线自动检测

8、设备等的产业化，推动超高清视频技术在工业可视化、缺陷检测、产品组装定位引导、机器人巡检、人机协作交互等场景下的应用，围绕电子、汽车、航空航天等规模大、精度高的工业生产场景打造一批可推广的典型应用。六、 基本原则（一）坚持市场主导、企业主体坚持使市场在资源配置中起决定性作用，营造良好政策环境，强化企业主体地位，促进创新要素向企业集聚，引导企业做大做强做优。（二）坚持系统布局、统筹推进加强顶层设计，基于产业链各环节发展基础和不同地区发展条件，围绕产业链部署创新链，围绕创新链完善资金链，实现产业链上下游协同发展。（三）坚持整机带动、重点突破聚焦产业发展关键薄弱环节，通过整机产品产业化，集中资源实现重

9、点突破，带动超高清视频产业链各环节整体提升。（四）坚持应用牵引、融合创新加快超高清视频与重点行业领域融合创新发展，创新业务模式，培育新市场、新业态、新服务，助力以视频为核心的行业创新升级。（五）坚持开放发展、合作共赢促进国内外优势资源的整合利用，加强与海外优势地区、优势企业的业务合作，融入全球产业生态，推动超高清视频产业国际化发展。七、 精密光学行业产品下游应用领域概况（一）精密光学行业生命科学应用领域概况在生命科学应用领域，行业精密光学产品主要用于基因测序仪、口内扫描仪等仪器设备中。基因测序仪，是测定DNA片段的碱基顺序、种类和定量的仪器。基因测序仪市场的技术壁垒很高，从全球范围来看，主要有

10、美国的Illumina、ThermoFisherScientific与中国的华大智造可以量产临床级别的高通量基因测序仪。BCCResearch的报告显示，全球基因测序市场规模预计到2023年将达244亿美元，中国基因测序市场规模预计到2022年将达29亿美元。口内扫描仪也称电子印模扫描仪，应用小型探入式光学扫描头，直接在患者口腔内获取牙齿、牙龈、黏膜等软硬组织表面三维形貌及彩色纹理信息。3D牙科扫描仪行业的技术壁垒、资金壁垒以及注册证壁垒较高，市场主要为Sirona、3Shape、AligniTero、Carestream等国际知名品牌占据。根据BrandEssence的报告，预计2025年全

11、球3D牙科扫描仪市场规模将达到1594亿美元，2019年至2025年间的复合年增长率为1150%。工业级精密光学产品作为提供可视化、检测以及分析等功能载体的重要工具，在生命科学应用领域的市场有望进一步扩大。根据弗若斯特沙利文的报告，2021年，以基因测序、牙科扫描等为主的全球生命科学领域工业级精密光学市场规模为304亿元，预计2022至2026年全球生命科学领域工业级精密光学市场规模将从350亿元增长至525亿元。（二）精密光学行业半导体应用领域概况广义上的半导体检测设备主要包括工艺检测设备、晶圆检测设备、终测设备。半导体检测贯穿整个半导体制造过程，可避免制造损失的指数式增长。光学成像系统对半

12、导体检测效果的高低有关键影响，行业主要为半导体检测设备提供高精度的光学显微成像镜头及系统，具备更高分辨率、更大检测面积的光学系统能够极大地提高晶圆检测设备的缺陷甄别能力及测量通量。光刻机是集成电路制造的关键核心设备。高端光刻机含有上万个零部件，光学器件是其中的一类关键部件，对光刻机的成像分辨率和套刻精度有重要影响。光学器件精度需控制在几纳米以内，对误差和稳定性的要求极为苛刻。根据国际半导体产业协会（SEMI）在2022年7月发布的数据，半导体设备（包括晶圆制造设备、检测设备和封装设备）的全球总销售额预计将在2022年达到1，175亿美元，较2021年的1，025亿美元增长147%，并预计在20

13、23年增长至1，208亿美元。对半导体设备需求的增加亦推动了半导体领域工业级精密光学产品需求的增长。根据弗若斯特沙利文的报告，2019至2021年，全球半导体设备领域工业级精密光学市场从223亿元增长至299亿元，复合年增长率达158%；预计2022至2026年，全球半导体领域工业级精密光学市场规模将从355亿元增长至558亿元。（三）精密光学行业AR/VR检测应用领域概况广义的虚拟现实技术包括虚拟现实技术（AR）、增强现实技术（VR）、混合现实技术（MR）。虚拟现实的近眼显示器缺陷对用户的体验有重大影响，可能会降低可视化效果和设备可操作性，影响用户体验，并导致眼睛疲劳。因此，显示器的光学检测

14、对于产品质量控制而言至关重要。光学检测设备需要采用独特的光学设计，在头戴式显示设备所需的距离下复制、模拟近似于人眼尺寸、位置和视野的光圈特征。据IDC数据，在2019-2023年期间，全球AR/VR产品和服务支出将保持强劲增长，复合年增长率将达770%；从出货量来看，2021年全球AR和VR头盔的出货量约为970万台，预计到2025年将增长到4，387万台，复合年增长率为4583%。AR/VR旺盛的市场需求将带动对AR/VR检测设备的需求，为相关领域的工业级精密光学产品孕育广阔的市场空间。根据弗若斯特沙利文的报告，2019至2021年全球AR/VR领域工业级精密光学市场规模从34亿元上升至70

15、亿元，复合年增长率达435%；作为AR/VR产品进入市场之前的必要环节，AR/VR产品检测在开发流程中的重要性将逐渐提升，预计2022至2026年该领域工业级精密光学市场规模将从92亿元增长至203亿元，复合年增长率达219%。（四）精密光学行业航空航天应用领域概况在航天领域，工业级精密光学产品主要运用于航空测绘相机、高光谱相机、登陆车车载镜头、空间目标天基观测系统等设备，在空间交会对接等高精度定位应用中需要光学成像系统具有高分辨率、低畸变、大视场的特点，对光学产品的制造工艺提出挑战。在航空领域，工业级精密光学产品主要用于飞机传感器、平视显示器（HUD）等设备中。国产大飞机产业的逐步发展在为精

16、密光学等相关产业链企业提供广阔的市场空间的同时，对相关零部件供应商的研发实力、工艺水平等亦提出了极高的要求。根据弗若斯特沙利文的报告，2021年全球航空航天领域工业级精密光学的市场规模为90亿元，随着各国对航空航天行业的持续投资，预计到2026年该领域工业级精密光学市场规模将达到138亿元。（五）精密光学行业生物识别应用领域概况生物识别技术利用人体固有的生理特性和行为特征来进行个人身份的鉴定，被广泛应用于政府、银行、安全防务等领域。指纹/掌纹扫描仪是利用人的指纹或掌纹各不相同的特点进行身份识别的一种精密电子仪器，光学成像镜头是指纹/掌纹采集仪的核心部件，其精度直接影响指纹图像的还原逼真程度。根

17、据弗若斯特沙利文的报告，2019至2021年全球生物识别领域工业级精密光学的市场规模从74亿元增长至98亿元，伴随着技术的进一步成熟以及相关产品价格的下降，生物识别的渗透率有望快速提升，预计2022至2026年该领域精密光学市场规模将从119亿元增长至272亿元，复合年增长率达到230%。（六）精密光学行业无人驾驶应用领域概况激光雷达（以下简称LiDAR）是通过激光测距技术探测环境信息的主动传感器的统称。光学系统设计的质量直接影响激光雷达系统的整机性能。从光学角度，激光雷达系统面临的主要挑战与信噪比有关：明亮的光线会增加噪音；雨、雾、雪等不利条件会导致信号减弱。以上因素都会导致激光雷达系统信噪

18、比降低，影响系统可接受的分辨率以及探测并识别物体的距离。因此，打造最佳信噪比的高性能光学组件是重中之重。根据弗若斯特沙利文的报告，2019至2021年全球无人驾驶领域工业级精密光学的市场规模从33亿元跃升到76亿元，年均复合增长率为518%；未来随着无人驾驶行业的发展，激光雷达等感知设备的出货量有望迎来爆发式增长，推动工业级精密光学产品市场持续扩大，预计2022至2026年，该领域工业级精密光学市场规模将从102亿元上升到250亿元，复合年增长率为251%。八、 精密光学行业行业面临的机遇与挑战（一）精密光学行业面临的机遇1、良好政策环境为精密光学行业发展提供有利保障近年来，国家陆续出台多项政

19、策，持续引导和鼓励精密光学行业的发展。例如，十三五国家战略性新兴产业发展规划明确提出，加快研制高功率光纤激光器、扫描振镜、动态聚焦镜及高性能电子枪等配套核心器件，提升软硬件协同创新能力。十三五国家科技创新规划提出，研制满足高速光通信设备所需的光电子集成器件；突破光电子器件制造的标准化难题和技术瓶颈，建立和发展光电子器件应用示范平台和支撑技术体系，推动我国信息光电子器件技术和集成电路设计达到国际先进水平。2、科技创新引领产业升级，推动精密光学行业市场需求不断增加精密光学行业是集光学设计、超精密加工、材料学、机构学、电子学等先进科技于一体的技术密集型产业。随着电子信息技术的日新月异，更新换代速度越

20、来越快，光学产品精密度要求愈加提高，光学镜头及其模组等光学产品在各类高端产业应用中的重要性不断提升，市场需求将持续保持增长。同时受益于科技的快速发展和创新，精密光学产品可以更多地和电子通信产品相结合，创造更多的市场需求，带动精密光学行业的持续快速发展。3、由消费级迈向工业级，精密光学行业应用领域逐步扩张精密光学行业的发展受下游整机设备产品需求的变化而变化。近几年，随着智能手机、笔记本电脑、平板电脑等消费类电子产品普及率的快速提升，行业整体进入饱和期。与此同时，随着国家大力推进供给侧结构性改革，构建现代产业体系，提升创新能力，进一步发展壮大新一代信息技术、高端装备等战略性新兴产业，新兴领域需求的

21、高速成长带动了精密光学产业的结构调整。光电产业下游产品结构的调整带动了处于产业链中游的精密光学行业的转型发展，调整产品结构，向半导体、生命科学、AR/VR检测等高端科技应用领域靠拢。未来，随着现代科技的发展，精密光学在该等领域的应用将朝纵深化发展，终端市场的需求增长亦将拉动精密光学行业产业链整体市场规模增长。4、产业结构调整和转移带动我国精密光学行业发展随着经济全球化和发达国家光电产业的结构调整加快，全球光学产业正逐渐向中国内地转移，德国、美国、日本、中国台湾地区的知名光学企业已在中国大陆设厂，带动了国内精密光学产业的发展。随着技术水平的不断提升，本土精密光学企业正在逐步追赶国际先进水平，出现

22、了一批技术与装备先进、自动化程度较高、有较强的品质保证与过程控制能力、精密光学批量化生产水平具有国际市场竞争力的企业，能够立足全球精密光学产业平台并全面参与全球高端市场的竞争，为中国精密光学产业发展提供了良好的市场机遇。（二）精密光学行业面临的挑战1、精密光学行业核心设备依赖进口精密光学行业是一个资金密集并融合了光学技术、机械技术和电子技术等诸多当代先进科技的技术引领型产业。一方面，精密光学行业对自动化精密生产、检测设备的投入要求较大；另一方面，精密光学行业的技术含量较高，核心工艺设备的先进水平直接影响产品质量和良品率高低，直接决定企业在市场竞争中的成本优势，并对产能规模提升形成制约。长期以来

23、，我国行业相关的关键制造、检测设备较为依赖进口，例如德国莱宝生产的镀膜机等，而国内生产的相关设备可靠性较低，从而给我国精密光学行业的发展带来了一定的挑战。2、精密光学行业高端人才短缺精密光学行业在方案设计环节需要系统利用光学设计、机械设计、电子控制、软件设计和精密加工等诸多技术；生产组装环节对部件加工精度、组装精度、自动化设备及工具都有严格的标准和规范，同时还需要生产厂商具备精益求精的工艺，以严格管控机电配合、零件加工精度、组装偏芯、零件内部应力、镜片间隙及零件热胀冷缩；检验环节则通常需要超高精度加工检测设备，以及经验丰富、功底深厚的专家团队。因此，精密光学行业对于多学科复合型人才、经验丰富的技术工程人员的要求较高。但是目前，我国劳动力供求的结构性矛盾突出，能满足精密光学行业需要的高端技术人才较为短缺，成为业内企业规模扩张的重要挑战。