随着计算机、微电子等技术的发展，现代的光学仪器已经是光、机、电一体化的高智能设备。进入21世纪，一个“光时代”即将到来。从传统到现代，理论和技术都已经转变，替代已不可避免。

传统光学仪器向现代光学仪器转变是现代科技发展和国际竞争的必然趋势

1.是适应产业结构调整和市场竞争的需要

一方面新技术革命加速了传统光学仪器工业的变革，美、日、德等国都把发展高技术和建立高技术产业作为重要发展战略，谋求在全球的领先地位。他们利用微电子技术改进传统的光学工业，提高产品档次，开发高附加值的现代光学仪器，在实现光、机、电、算一体化的同时，还重点发展以激光为核心的光电子技术，形成光电子产业。

另一方面自80年代中期以来，以望远系统，照相系统和显微系统这三大系统为主导的传统光学仪器开始步入成熟期，全行业出现了不景气现象，其特征表现为：市场需求从上升期转入稳定期，主导产品在技术上缺乏新的重大突破，经济效益开始下滑。这一现象始于美国，以后波及日本、德国等国家。纵观当今世界范围的传统光学仪器生产已不是雨后春笋般的发展势头，而是呈缩短战线发展的趋势。

美国的传统光学仪器工业已萎缩，不少企业并转，但美国巧妙地避开了劳务费用高、传统光学工艺落后的短处，凭借其科技和资金方面的优势，调整了产业结构，发展技术密集的现代光学仪器，开拓新的领域如半导体光刻机等微细加工设备及检测仪器，傅立叶红外光谱仪和其它智能化的光谱仪器，多种类别的联用仪器，各类生化和医疗仪器，太空和宇航的光学遥感仪器以及激光干涉仪、打印机等光学或光电仪器，均处领先地位。日本更是一个对新技术敏感的国家，为了保持市场竞争优势，产品中不断引入高新技术，80年代的日本已成为一个“电子大国”，充分利用电子技术优势，加速对传统光学仪器工业的改造和产品更新，特别加强独创性技术开发，促进光学仪器工业的转变。德国原光学工业基础雄厚，具有高度专业化和生产技术柔性化，并不断注入新技术、新原理、新工艺。在集成光学、纤维光学、全息技术、激光技术等方面的应用取得很大进展，在80年代应用新技术和新原理推出一批新颖的电子工业用检测仪器、超声显微镜、激光扫描显微镜和采用光导纤维、多光栅系统和机械手的全自动光谱仪等，都是德国首先实现商品化，可以说德国的光学仪器至今仍保持着高水平、高精度优势。

在光学产业结构调整过程中，发达国家竞相发展高技术产品，一些劳动密集型的传统产品，则逐渐向新兴工业国家(或地区)和发展中国家转移。尤为明显的是通过独资或合作方式将劳动密集型产品望远镜、显微镜、照相机和枪用瞄准镜等的生产转移到我国及东亚其他国家或地区。如日本奥林巴斯公司在深圳设立奥林巴斯深圳工业有限公司，生产照相机；镰仓光机公司于1993年在广东东莞设立东莞镰仓光学有限公司，生产双筒望远镜；莱卡(Leica)公司与上海光学仪器厂建立合资的显微镜生产厂；日本西亚州光学公司与长春第四光学仪器厂合资生产望远镜和枪瞄准镜；德国蔡司(Zeiss)厂和西北光学仪器厂合作生产大地测量仪器等等。

由于产业结构调整，使光学仪器工业的发展和市场竞争形成了新的格局，技术密集型和高新技术产品渐成为市场竞争的重心。传统光学仪器中消费类产品如望远镜、照相机目前销售势头虽看好，市场份额却越来越小，与现代光学仪器和光电产品的市场规模、经济效益无法比拟。不少传统产品已处于成熟期，有的甚至进人衰退期，近期的年平均增长率不会高于5％。

2.是现代化生产和科学实验的迫切要求。

以光、机为主体的传统光学仪器主要靠视觉参与下的人机系统，还离不开人的操作和观察，这与当代社会化大生产的要求很不适应。在当今高度发达的信息社会，日益迫切要求对来自各方面的复杂信息进时实时、高速采集，数据处理和自动控制。如对高速运动或瞬息短暂过程的观察、记录、显示和储存；对复杂的二维或三维物体的形状和尺寸的识别、精确测量；对宏观或超微细图形的分析和判读，特别是对于太空、深水、高温、有害气体、核辐射等人类难以长期接触的各种特殊工作环境，这些都是传统光学仪器所难以胜任的。如，在轧钢生产过程中，被测对象温度高达1000％以上，运动速度每秒数米并伴有振动，高温氧化层飞溅，冷却水珠水雾弥漫，强电磁干扰和环境高温，在如此复杂的环境下，要对生产线上的钢材尺寸进行在线测量和控制，极其困难。目前最好的解决办法是采用光电检测，用激光扫描法，CCD热轧钢在线测径系统已成功地应用在生产线上。又如日本某炼油厂内遍布光纤光缆，全部用光电观测设备构成厂区的局部监控、信息系统，成功地利用了光电技术的防爆特性，实现了综合管理，对炼油厂内的事故灾害防患于未然，确保安全生产。再如光电遥感仪器帮助人类解决目前所面临的能源、粮食、气象预报、环境监视等重大问题。美国在70年代先后发射三颗陆地卫星，花了25000万美元，但获得经济效益比此大得多，其中用遥感仪器监视洪水、改造良田、探测农作物病虫害、改进油田探测及小麦估产等5项，每年经济收益达15亿美元以上。

由于光电系统能充分发挥光学和电子两方面技术的优越性，所以在生产过程中的自动监控、图象分析、精密测量、信息处理和传输、能源利用、微观探索等各个领域发挥着越来越重要的作用。因此，现代化生产和科学实验迫切要求开发更多的光、机、电、算一体化的现代光学仪器或光电仪器和设备。

3.是我国光学仪器行业走出困境的主要用途

我国光学仪器制造业(民用系统)目前主要生产传统光学仪器，包括显微镜、望远镜、光学计量仪器、物理光学仪器、测绘和遥感光学仪器及电子光学仪器等，已生产的品种约600种。现面临的突出问题是产业结构和产品结构不合理。

从产业结构看，光学仪器行业长期以来条块分割，各系统自成体系，力量和资金分散，重复投资，重复生产，专业化生产水平低；点多批量小，难以形成适量的规模经济；大中型企业的主力军作用未充分发挥。从总体上说，行业劳动生产率低，竞争能力弱，效益差，而且未能形成真正的科研、生产一体化的企业集团公司，管理模式落后，联结纽带松散。行业处于“散、弱、低”状态，与现代化生产不相适应。

从产品结构看，传统产品比例过大，低水平生产能力过剩，高水平生产能力不足。现有光学仪器产品90％以上的品种属传统式，真正算得上光机电算一体化的现代光学仪器所占品种不足10％。数量的75％属低档产品，产量过大，供大于求；中档产品不能满足需求；高档产品缺口甚大，依赖进口。不少企业挤在低档产品上竞争，如现在生产普及型生物显微镜和S3水准仪的企业各有二十多家，竞争激烈，内耗严重，经济效益不断滑坡，陷于严重困境。若不扭转这种局面，我国光学仪器工业还会进一步萎缩。为此，加速产业结构和产品结构调整，促进传统光学仪器向现代光学仪器转变已成为当务之急。

4.光学技术的发展以及各门科学技术相互渗透为传统光学仪器向现代光学仪器转变提供了有利条件

光学的发展经历了理论上不断完善、技术不断成熟、应用逐渐广泛的过程。在光的电磁波理论产生前的二千多年中，各国光学科学家发现了许多光学现象，建立了许多几何光学和物理光学定理，并根据这些定理制作了许多至今仍有重要实用价值的光学仪器，包括望远镜、显微镜、照相机、电影机、经纬仪、光谱仪等，大大扩展了人类的观察、测量和分析能力，在长期的生产和科学实验中作出了重要贡献。但在关于光的相干电磁波理论建立之前，光学还摆脱不了经典理论的束缚，使光的应用受到很大限制，因而发展速度与电子技术等现代科学技术相比，比较缓慢。

自从本世纪50年代以来，由于数学、通信理论与光学的紧密结合，改变了经典光学的概念，形成了傅立叶光学，为光学信息处理、相干光计算奠定了基础。1960年激光的出现，更使光学的发展出现了重大的突破，派生出许多新的光学分支，使人类对光学的掌握和利用进入一个崭新的阶段。特别是相干性，是激光区别于经典光学的最大标志，它打破了长期以来光学的传统应用范围。激光亮度高、准直性好、光谱纯、相干性好，这些牛寺|点给光学带来许多的应用，一大批新型激光光谱仪器；激光拉曼分光光度讹激光红外分光光度计、激光光声光谱仪等应运而生。高时间相干性和高频率特性，使光学在通信、非接触测量等方面获得应用，制成品种繁多、原理新颖的双频激光干涉仪、激光测量机和各类在线检测仪器；空间相干性又使光学在显示技术、信息处理，音像和文化教育中取得应用，包括视唱机、光存储、图像处理和识别，立体电影等；激光技术引入显微镜，开发出激光扫描显微镜和激光共焦扫描显微镜等。

在光学技术自身发展的同时，其它学科的发展和向光学的渗透，促进了现代光学技术发展。尤其是微电子技术、计算机技术的发展和应用，推动了光学仪器的光机电算一体化和智能化。微电子技术同光学和精密机械的有机结合，使光学仪器性能、结构、效率和可靠性有相当大的改善，使测量、数据处理、传输以及控制过程有可能实现自动化，而且测量和分析的精度、工作速度提高，功耗降低，更加可靠。光谱仪器已实现微机化，现正向更高层次发展，自动化和智能化已成为各类产品的发展趋势。由于应用傅立叶变换和快速傅立叶变换来描述光学系统性质，从而形成了傅立叶光学，以傅立叶变换原理为基础并应用计算机，傅立叶变换红外光谱仪应运而生，近年来已发展成熟，正以不可阻挡之势，逐渐取代传统光栅式红外分光光度计，而且傅立叶变换原理已嫁接到其它产品，形成傅立叶变换紫外分光光度计等。

由于电子技术和现代光学的渗透，产生了光电子学这个具有深远意义的交叉学科分支。光电子学的发展，导致利用光的波动特性，如频率、相位、偏振等理论，形成光波电子学或相干光电子学。光电子技术和光电器件已成为当今和未来各种高技术和基础，对于科技进步、经济增长和社会进步有重要意义。高性能的光电子器件，如光电二极管、各种红外探测器、光电传感器及光电耦合器(CCD列阵)、半导体激光器等高灵敏度、高性能器件的出现并形成大批量生产，必将推动光学仪器光电化，为传统光学仪器变革带来划时代的意义。

随着光学工业对微型化的要求和微电子技术的发展、渗透，出现了微光学和二元光学。微光学是研究微米级尺寸光学元件或光学系统的现代光学分支，是在基底材料上用光刻、波导及薄膜技术制成的光学微器件；二元光学是基于光的衍射原理发展起来的微光学，二元光学元件是采用光刻和微细加工方法，用电子束、离子束或激光束的刻蚀技术制作而成，这就使透镜批量生产变得容易了。微光学特别是二元光学的发展，使光学技术得以创新，使传统光学实现微型化、列阵化和集成化成为可能，使宏观光学元件转化为微光学元件和具有处理功能的集成光学组件，从而推动传统光学仪器发生根本性的变革。