头戴式智能设备专利技术分析

2022-11-14

一、引言

可穿戴设备指可直接穿在身上, 或是整合到用户的衣服或配件里的一种便携式设备, 它集成了人机交互、传感器、无线通信等技术, 通过应用软件支持、数据交互等可以实现强大的功能。智能穿戴式设备开创了全新的消费电子市场, 其中头戴式智能设备例如智能眼镜更是引起了业界的强烈关注, 掀起了可穿戴式技术的新浪潮。

二、头戴式智能设备专利申请现状

本文以外文专利数据库和中文专利文摘数据库为数据来源, 通过检索, 统计分析了头戴式智能设备技术的专利申请现状。

(一) 头戴式智能设备技术全球专利申请分析

(1) 全球专利申请年代分布。下面, 图1给出了全球历年专利申请量分布。

可以看出, 头戴式智能设备在很早以前就引起了人们的关注, 早在1994年就开始出现了相关申请。1994-2009年, 申请量呈平稳增长状态, 2009年后, 其申请量迅速攀升, 并在2014年达到顶峰。2009年一家名为Vuzix的公司发布了它的第一款增强现实眼镜i Wear VR920, 该款产品引起了人们对头戴式智能设备的关注, 此后关于该方面的专利申请迅速增加, 并于2014年达到历史最高。从图1中可以看出, 头戴式智能设备行业整体目前仍然处在一个高速发展的阶段, 整个行业呈现出良好的发展态势。 (2) 全球专利申请原创国分布。经统计分析, 头戴式智能设备申请的原创国主要集中在日本、美国、韩国三个国家, 其分别占据了全球专利申请的43%、35%和9%。中国和欧洲也有一定的申请量, 其分别占据了全球专利申请的4%和2%, 相对要少一些。可以看出, 日本和美国的申请量最多, 并且遥遥领先于其他国家, 占据绝对优势。而中国在这一领域的申请量目前还较少, 仍然处于初步发展的阶段。 (3) 全球专利申请主要申请人分布。进一步, 统计分析了头戴式智能设备领域全球专利申请量排名前列的申请人。总体水平来看, 该行业的申请人分布较为集中, 基本上由精工爱普森、索尼和微软占据了大量的申请。可以看出, 美国和日本的企业掌握了头戴式智能设备技术的大多数专利, 在技术上处于领先优势。排名前列的申请人中并没有出现国内企业, 表明目前我国在该领域的创新能力整体较为落后。

(二) 头戴式智能设备技术国内专利申请分析

(1) 国内专利申请年代分布。与全球专利申请年代分布图相比较, 我国智能式头戴设备的起步较晚, 从2009年开始, 智能式头戴设备在国内进入了初步发展阶段, 2008年-2011年专利的申请量逐年提高。从2011年开始专利申请量迅速增长, 时间节点落后于全球专利申请的迅速增长点两年。总体来说, 国内申请总量一直呈上升发展趋势, 说明头戴式智能设备目前正是新兴热点产业。 (2) 国内专利申请区域分布。国内申请的主要申请人分布于全国各地, 研究比较分散, 各地区各企业各自为政, 因此, 如何在全国范围内整合技术实力, 对抗国外高科技企业尤其是美国和日本企业在该领域强有力的技术竞争和专利壁垒, 带动欠发达的地区的技术研究, 提高我国核心竞争力是一个待解决的问题。 (3) 国内专利申请主要申请人分布。统计数据显示, 目前国内有关头戴式智能设备的申请主要集中于外国大型高科技企业如微软、索尼、高通、LG、谷歌等, 而在国内只有中科院深圳先进技术研究院、百度以及联想公司排名较靠前。因此, 国内头戴式智能设备领域的研究目前还处于初步发展阶段, 离国际水平还有一定的差距。

三、头戴式智能设备专利技术热点

根据对头戴式智能设备这一技术的了解以及相关专利文献的阅读, 确定头戴式智能设备这一技术在专利申请上主要研究的技术热点为:成像技术、物体捕获以及人机交互技术。

成像技术, 顾名思义, 即如何使虚拟图像呈现于用户眼前, 也有部分是为了提高用户的感知度, 进一步在细节方面作的提升, 比如虚拟图像亮度的调节、虚拟图像位置的设置等。在成像技术中, 如何将虚拟图像显示于人眼前是最核心的。

物体捕获, 人们在寻找或者检查物体时, 通过外观和手感基于常识或者经验进行判断, 由于实物的种类非常多, 对有些物品无法仅仅靠外观和常识得到结论。另外, 单凭肉眼对遗失物品或者特定物品进行搜索不但效率低, 而且经常无法找到, 更有可能造成误判。物体捕获功能, 在一定程度上实现了对于特定物体的定位和分析, 用户通过特定的方式就可以使头戴式智能设备捕捉对象, 将人类的感知能力进行了扩展, 为人类带来了实实在在、功能强大的第六感。人机交互 (Human-Computer Interaction, HCI) 技术研究的是人与计算机之间的信息交互, 对于头戴式智能设备来说, 提供便利的人机交互方式也是其关键技术之一。头戴式智能设备的人机交互方式主要包括触摸操作交互、姿势动作识别交互、眼球追踪交互以及语音控制交互四种方式。为了满足用户的多方位需求, 为不同情境下的用户提供合适的交互技术是十分重要的。