Рынок оптических датчиков — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по типу (датчики изображения, волоконно-оптические датчики, датчики внешней освещенности, датчики положения), по методу (внутренний, внешний), по операциям (измерение смещения, измерение температуры, измерение давления, измерение вибрации), по технологии (лазерная доплеровская велосиметр

Обзор рынка

Глобальный рынок оптического зондирования оценивался в 3,97 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период с CAGR 14,12% до 2029F.

Глобальный рынок оптического зондирования является динамичным и быстро развивающимся сектором, который вращается вокруг применения оптических технологий для обнаружения, измерения и мониторинга различных физических параметров. Оптическое зондирование играет ключевую роль во множестве отраслей, от здравоохранения и автомобилестроения до аэрокосмической промышленности и потребительской электроники. Рост этого рынка обусловлен несколькими ключевыми факторами, включая растущий спрос на высокоточные измерения, неинвазивный мониторинг и передовые системы безопасности. Одним из доминирующих сегментов на рынке является «измерение смещения», которое обеспечивает непревзойденную точность и правильность измерения изменений положения или расстояния между объектами. Многопрофильная применимость измерения смещения охватывает производство, здравоохранение, автомобилестроение и робототехнику, среди прочего. Кроме того, возможности бесконтактного измерения делают его незаменимым в приложениях, где точность, безопасность и контроль качества имеют первостепенное значение.

«Внешнее» оптическое зондирование или внешнее волоконно-оптическое зондирование является ведущим методом на этом рынке, известным своей универсальностью и возможностями удаленного мониторинга в реальном времени. Эти датчики используют оптические волокна для сбора данных из внешней среды, что делает их бесценными в таких отраслях, как нефть и газ, мониторинг окружающей среды и мониторинг состояния конструкций.

Ключевые драйверы рынка

Спрос на усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) в автомобильной промышленности

В мировой автомобильной промышленности наблюдается значительный сдвиг в сторону интеграции усовершенствованных систем помощи водителю (ADAS) для повышения безопасности транспортных средств и возможностей автономного вождения. Технологии оптического зондирования, включая LiDAR, камеры и датчики, играют ключевую роль в обеспечении таких функций, как помощь в удержании полосы движения, адаптивный круиз-контроль и автоматическое экстренное торможение. LiDAR, в частности, приобретает известность благодаря своей способности создавать трехмерные карты окружающей среды с высоким разрешением, что позволяет транспортным средствам безопасно перемещаться. С учетом того, что все больше внимания уделяется сокращению аварий и улучшению управления дорожным движением, растет спрос на решения оптического зондирования в автомобильном секторе. По мере развития технологий автономного вождения оптическое зондирование будет по-прежнему оставаться важнейшим фактором роста рынка.

Расцвет Интернета вещей и умных городов

Интернет вещей (IoT) и развитие умных городов стимулируют внедрение технологий оптического зондирования. Эти технологии используются для мониторинга окружающей среды, управления дорожным движением, безопасности и оптимизации инфраструктуры. Оптические датчики используются в умных светофорах, камерах наблюдения, системах мониторинга окружающей среды и различных устройствах IoT. В умных городах решения оптического зондирования помогают собирать данные для принятия решений в режиме реального времени, оптимизируя распределение ресурсов и повышая качество жизни жителей. По мере того, как урбанизация продолжается, а правительства инвестируют в инициативы умных городов, ожидается, что спрос на технологии оптического зондирования будет расти, что будет способствовать росту рынка.

Здравоохранение и биомедицинские приложения

Индустрия здравоохранения все больше полагается на технологии оптического зондирования для диагностики, визуализации и мониторинга. Такие технологии, как оптическая когерентная томография (ОКТ) и ближняя инфракрасная спектроскопия (NIRS), используются для неинвазивной медицинской визуализации и обнаружения заболеваний. Например, ОКТ используется в офтальмологии для визуализации сетчатки, в то время как NIRS используется для оценки активности мозга и оксигенации тканей. Оптическое зондирование также играет важную роль в разработке инструментов быстрой диагностики, особенно в контексте пандемии COVID-19. Поскольку требования здравоохранения продолжают расти, ожидается, что технологии оптического зондирования будут стимулировать инновации в медицинских приложениях, тем самым стимулируя рост рынка.

Точное земледелие и мониторинг окружающей среды

Технологии оптического зондирования преобразуют сельскохозяйственный сектор, позволяя применять методы точного земледелия. Гиперспектральная визуализация и дроны, оснащенные оптическими датчиками, используются для оценки здоровья сельскохозяйственных культур, обнаружения заболеваний и анализа почвы. Эти технологии помогают фермерам оптимизировать свои методы ведения сельского хозяйства, повышать урожайность и снижать воздействие сельского хозяйства на окружающую среду. В мониторинге окружающей среды оптическое зондирование используется для обнаружения загрязнений, картирования растительности и разведки полезных ископаемых. Поскольку потребность в устойчивом сельском хозяйстве и защите окружающей среды становится все более острой, технологии оптического зондирования должны сыграть ключевую роль в этих секторах, стимулируя расширение рынка.

Достижения в области гиперспектральной визуализации

Достижения в области гиперспектральной визуализации стимулируют рост рынка в различных отраслях. Гиперспектральные камеры могут захватывать данные из сотен узких смежных спектральных диапазонов, что позволяет проводить подробный анализ материалов и объектов на основе их спектральных характеристик. Эта технология используется для разведки полезных ископаемых, анализа растительности и контроля качества в таких отраслях, как сельское хозяйство, переработка пищевых продуктов и фармацевтика. Поскольку гиперспектральные системы визуализации становятся все более доступными и недорогими, их внедрение растет как в исследовательских, так и в коммерческих приложениях, что стимулирует спрос на гиперспектральные камеры и датчики.

Основные проблемы рынка

Технологическая сложность и стоимость

Технологии оптического зондирования часто включают в себя сложные и дорогие компоненты, что может создавать проблемы с точки зрения доступности. Высококачественные оптические датчики, такие как гиперспектральные камеры или системы LiDAR, дороги в производстве, что ограничивает их внедрение в различных приложениях. Сложность оптических систем также может привести к проблемам с точки зрения обслуживания, калибровки и интеграции. Эти факторы могут удерживать малые предприятия и организации от внедрения решений оптического зондирования, особенно на развивающихся рынках.

Технология оптического зондирования продолжает развиваться, что приводит к быстрому устареванию старых систем. Частые технологические обновления и необходимость непрерывных исследований и разработок являются обычными проблемами в отрасли оптического зондирования. Предприятиям и исследователям необходимо оставаться на переднем крае инноваций, чтобы оставаться конкурентоспособными, что может истощать ресурсы и бюджеты. Кроме того, могут возникнуть проблемы совместимости при интеграции новых технологий оптического зондирования с существующей инфраструктурой и системами, что еще больше усложняет процесс внедрения.

Ограниченный диапазон зондирования и условия окружающей среды

Оптические датчики подвержены ограничениям с точки зрения диапазона зондирования и неблагоприятных условий окружающей среды. Например, оптические датчики могут испытывать трудности с обнаружением объектов на большом расстоянии, что делает их менее подходящими для приложений, где решающее значение имеют увеличенные расстояния обнаружения, например, в военной или пограничной безопасности. Факторы окружающей среды, такие как дождь, туман или пыль, могут препятствовать прохождению оптических сигналов или ослаблять их, что снижает эффективность оптических сенсорных систем в неблагоприятных погодных условиях.

Обработка и управление данными

Технологии оптического зондирования генерируют огромные объемы данных, особенно в таких приложениях, как гиперспектральная визуализация или LiDAR. Обработка и обработка этих данных может быть серьезной проблемой. Для этого требуются мощные вычислительные ресурсы, решения для хранения данных и стратегии управления данными. Кроме того, анализ, интерпретация и визуализация данных необходимы для извлечения значимых сведений из собранных данных. Предприятия и организации должны инвестировать в инфраструктуру данных и экспертизу, чтобы в полной мере использовать потенциал оптического зондирования, что может быть препятствием для некоторых.

Конфиденциальность и этические проблемы

Использование технологий оптического зондирования, особенно в приложениях наблюдения и биометрии, вызывает проблемы конфиденциальности и этики. Сбор и анализ визуальных данных, включая распознавание и отслеживание лиц, может нарушать частную жизнь и гражданские свободы людей. Регулирующие органы и правительства вводят более строгие законы о конфиденциальности, а общественное мнение все чаще призывает к ответственному и этичному использованию технологий оптического зондирования. Компании и организации должны руководствоваться этими этическими соображениями и соблюдать меняющиеся правила, которые могут представлять проблемы при разработке и развертывании решений оптического зондирования.

Стандартизация и совместимость

В отрасли оптического зондирования отсутствует всеобъемлющая стандартизация различных технологий, что затрудняет обеспечение совместимости и взаимодействия между различными системами. Это может препятствовать бесшовной интеграции решений оптического зондирования в более широкие приложения и экосистемы. Усилия по стандартизации продолжаются, но достижение единообразия в разнообразном спектре технологий оптического зондирования является сложным и трудоемким процессом.

Основные тенденции рынка

Растущее использование оптического зондирования в здравоохранении и биомедицинских приложениях

Оптическое зондирование играет все более важную роль в здравоохранении и биомедицинских приложениях. Такие технологии, как оптическая когерентная томография (ОКТ) и ближняя инфракрасная спектроскопия (БИКС), используются для неинвазивной медицинской визуализации, диагностики заболеваний и мониторинга. Например, ОКТ применяется в офтальмологии для визуализации сетчатки и в кардиологии для внутрисосудистой визуализации. БИКС используется для измерения оксигенации тканей и оценки активности мозга. Пандемия COVID-19 еще больше ускорила внедрение технологий оптического зондирования с разработкой быстрых и неинвазивных диагностических инструментов. Поскольку требования здравоохранения продолжают расти, оптическое зондирование останется на переднем крае медицинских инноваций.

Интеграция оптического зондирования в бытовую электронику

Технологии оптического зондирования стали неотъемлемой частью бытовой электроники. Например, в смартфонах оптические датчики используются для различных целей, включая зондирование окружающего освещения, обнаружение приближения и распознавание отпечатков пальцев. Спрос на более мелкие, более энергоэффективные и универсальные оптические датчики в бытовой электронике растет. В частности, оптическое распознавание отпечатков пальцев набирает популярность, поскольку оно обеспечивает безопасную и удобную биометрическую аутентификацию. С появлением складных смартфонов и приложений дополненной реальности (AR) оптическое зондирование будет играть решающую роль в обеспечении лучшего пользовательского опыта и функциональности.

Достижения в области гиперспектральной визуализации для сельского хозяйства и мониторинга окружающей среды

Гиперспектральная визуализация, технология, которая захватывает данные из сотен узких смежных спектральных диапазонов, находит все большее применение в сельском хозяйстве и мониторинге окружающей среды. Эта технология позволяет проводить точный анализ объектов и веществ на основе их спектральных характеристик. В сельском хозяйстве гиперспектральная визуализация используется для оценки здоровья сельскохозяйственных культур, обнаружения заболеваний и анализа почвы. Она помогает оптимизировать методы ведения сельского хозяйства, повышать урожайность и снижать воздействие на окружающую среду. В мониторинге окружающей среды она помогает обнаруживать загрязнения, картировать растительность и разведывать полезные ископаемые. Поскольку гиперспектральные системы визуализации становятся более доступными и экономически эффективными, ожидается, что их внедрение в этих секторах будет расти, что будет способствовать более устойчивым и эффективным практикам.

Новые возможности в квантовом оптическом зондировании

Квантовое оптическое зондирование является новой областью с огромным потенциалом для революции в различных приложениях. Квантовые датчики, которые используют принципы квантовой механики, предлагают такие преимущества, как сверхвысокая чувствительность и точность. Квантовые оптические датчики изучаются для приложений в измерении силы тяжести, измерении магнитного поля и навигации. Например, квантовые инерционные датчики могут повысить точность навигационных систем, в то время как квантовые магнитометры могут использоваться в разведке полезных ископаемых и оборонных приложениях. Текущие исследования и разработки в области квантовых технологий, вероятно, откроют новые возможности и нарушат традиционные методы зондирования.

Сегментарные идеи

Методологические идеи

Внешний сегмент

Внешние оптические датчики позволяют осуществлять удаленный мониторинг физических параметров в режиме реального времени. Использование оптических волокон позволяет осуществлять точный сбор данных на больших расстояниях, что делает их идеальными для приложений, где прямой контакт или близость нецелесообразны. Эта возможность особенно ценна в таких отраслях, как нефтегазовая, где удаленный мониторинг критической инфраструктуры необходим для безопасности и эффективности работы.

Внешние оптические датчики известны своей высокой чувствительностью и точностью. Они могут обнаруживать даже незначительные изменения в окружающей среде, что делает их ценными в приложениях, требующих точных измерений. Эта характеристика особенно важна в таких отраслях, как здравоохранение, где мониторинг и диагностика пациентов требуют максимальной точности.

Внешние оптические датчики часто проектируются так, чтобы выдерживать суровые условия. Оптические волокна по своей природе невосприимчивы к электромагнитным помехам и могут работать в экстремальных условиях, включая высокие температуры, высокое давление и агрессивные среды. В результате они используются в критически важных приложениях в таких отраслях, как аэрокосмическая и промышленное производство, где надежность датчиков имеет первостепенное значение.

Региональные исследования

Северная Америка

Правительства Северной Америки, частные инвесторы и корпорации исторически выделяли значительные ресурсы на исследования и разработки (НИОКР) в области технологий оптического зондирования. Финансовые инициативы и сотрудничество между государственным и частным секторами способствуют созданию новаторских решений для оптического зондирования. Эти инвестиции привели к появлению инновационных продуктов и приложений в таких секторах, как здравоохранение, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и телекоммуникации.

Северная Америка имеет мощную промышленную базу, что делает ее идеальным регионом для коммерциализации технологий оптического зондирования. Наличие основных отраслей в здравоохранении, аэрокосмической промышленности, обороне, автомобилестроении и телекоммуникациях обеспечивает широкий спектр приложений для решений для оптического зондирования. Сочетание передовых НИОКР и динамичного промышленного ландшафта обеспечивает быстрое внедрение технологий оптического зондирования в реальных приложениях.

Северная Америка поощряет сотрудничество между академическими институтами, исследовательскими центрами и игроками отрасли. Эта совместная экосистема ускоряет разработку и внедрение технологий оптического зондирования, способствуя обмену знаниями, опытом и ресурсами. Университеты часто сотрудничают с лидерами отрасли, чтобы преодолеть разрыв между исследованиями и практическими приложениями, что приводит к успешной интеграции решений оптического зондирования в различных секторах.

В Северной Америке существует нормативная среда, которая поощряет разработку и внедрение технологий оптического зондирования. Регулирующие органы тесно сотрудничают с заинтересованными сторонами отрасли для установления стандартов и мер безопасности, укрепляя доверие к рынку. Эта поддерживающая нормативная база гарантирует, что решения оптического зондирования соответствуют требуемым стандартам качества и безопасности, что позволяет их широкое внедрение.

Последние разработки

• В апреле 2023 года компания Raytheon Technologies представила RAIVEN, инновационную технологию электрооптического зондирования, предназначенную для улучшения идентификации угроз для пилотов. Эта новаторская система предлагает одновременную оптическую и спектральную идентификацию объектов в реальном времени, возможность, ранее невиданную в отдельных электрооптических/инфракрасных (EO/IR) системах. RAIVEN использует передовые технологии, включая искусственный интеллект, гиперспектральную визуализацию и LiDAR, чтобы обеспечить операторам повышенную четкость и видимость, расширяя их диапазон зрения до пяти раз дальше, чем традиционные методы оптической визуализации. Улучшая живучесть платформы и предоставляя решающее преимущество военным, RAIVEN представляет собой значительный прогресс в возможностях интеллектуального зондирования для аэрокосмических приложений.

Ключевые игроки рынка

• ROHM Co., Ltd.
• ABB Ltd
• Hamamatsu Photonics KK
• ams OSRAM
• Semiconductor Components Industries, LLC
• Analog Devices Inc.
• Texas Instruments Incorporated
• STMicroelectronics International NV
• Vishay Intertechnology, Inc.
• Alphasense, Inc.