歐尼克斯實境互動工作室(OmniXRI): 穿戴式顯示及互動專利分析

2018年3月23日星期五

穿戴式顯示及互動專利分析

2012年Google Glasses造成一股AR眼鏡旋風，大家都希望從此可以過著如科幻電影般的隨心所欲獲取及處理數位資訊，可惜地是當年很多條件都不成熟，所以這項產品不到兩年就消失於市場。後來2015年微軟推出Hololens時重新以MR(Mixed Reality)商業術語(其實就是Strong Augmented Reality)包裝，同時兼具AR/VR效果，加上強力的3D掃描及手勢互動，的確又吸引了一波市場熱潮，但可惜的是單價太高(US$3000~5000)難以全面普及化。去年及今年隨著AI語音、影像辨識及3D感測器(光學)技術的成熟，加上市場謠言不斷APPLE即將推出AR眼鏡，因此可想見未來一、兩年內穿戴式顯示及互動技術又會變成顯學。

小弟2015年曾參加全國專利分析比賽並得了一個小獎，題目正是這個題材，當時光了二、三個月整理了一千多篇專利，並根據期望目標的限制收歛到69篇，最後再仔細閱讀後整理得到一些脈胳。雖然這份資料舊了些，但對有心入門了解的人可免去寶貴時間分析，藉由整理好的專利編號就可以順藤摸瓜，是很好的起頭。

由於原文內容太長，這裡僅摘錄部份結果部份，如有興趣更進一步了解的人，或者對於內容有誤的地方，歡迎留言討論。

市售及網路集資產品分析

目前擴增實境眼鏡(或稱智能眼鏡)百家爭鳴，不斷推陳出新，有部份廠商原先只製作頭戴式顯示器，目前也紛紛投入此一市場。就外觀型式分類本文自行將其大致分為四大類型。

【單眼看穿式】：

將顯示內容直接投影或反射至視網膜上，使用者視線不會被阻擋，多半會另外搭配一組攝影機方便取得現實世界內容。

【單眼局部遮蔽式】：

為傳統軍事用途抬頭顯示器(Head-Up Display,HUD)之進化，通常顯示器不透明，會遮擋部份視線，但不影響使用者觀賞真實世界。

【雙眼看穿式】：

類似一般眼鏡，使用者配戴上較為舒適，顯示方式和單眼看穿式相同，有些會搭配二組或深度攝影機，可以算場景或物件深度(距離)。

【眼罩看穿式】：

通常會將顯示內容投影在眼罩上，對已配帶眼鏡的使用者較為方便，同時可看到較大範圍影像，甚至可產生雙眼式立體影像。

除知名大廠積極投入外，從募資網站KickStarter及Indiegogo上觀察，亦有多項擴增實境眼鏡投入募資行列(如圖12所示)，募資金額合計超過380萬美金，超過7100人願意支持這些項目。目前這些項目主要訴求多半已脫離技術導向，採取更人性化應用，如安全帽類型提供行車資訊，運動類型提供即時環境資訊等，而外型樣貌更多樣化，不受限於一般眼鏡型式。雖然這些項目有的大受觀迎，有些則完全不受青睞，無論如何擴增實境眼鏡應用於日常生活的趨勢已逐漸成型。

技術魚骨圖分析

依據專利池所得到之88件公告案，進行逐一人工閱讀，初步排除明顯不相關專利後得69件，再接著進行細部技術分析、分類及統計。每一份專利文件依人工閱讀結果另外摘要出簡易技術說明及代表圖示，詳如附錄所示，而表4為附錄中其中一個範例。這裡所謂的簡易說明並不是指專利本文摘要的翻譯，而是指技術真正的主要內容大綱，而代表圖示亦不一定是專利本文的代表圖示，而是依專利中應用擴增實境技術最相關的圖例(甚至是組合)。

經過完整閱讀並整理相關技術分類後，大致可分為四大領域(如圖21所示)，以下分別說明之。

【資訊顯示位置】：
由於擴增實境最主要的功能就是把虛擬物件影像或文字內容疊加在真實世界，參考圖5之分類，影像內容可能是直接投影至眼睛(視網膜)、眼鏡或透明板子上，甚至可直接投影到真實世界，當然也可合成後再顯示在一般顯示器上。

【虛擬物件定位】：
預備疊合至真實世界的影像若不知真實場景狀況(如位置、尺度、角度等)則難以正確疊合，因此需要透過許多方式先進行偵測，如利用攝影機取得特定標記或場景攝影直接取得參考物件影像或由運動感測器(加速度計、陀螺儀、地磁計等)了解使用者頭部姿態或透過眼球追蹤器來了解目前使用者觀賞狀況。

【人機互動】：
有部份專利著重在光學或設備架構上，因此不一定會有這個部份。而當顯示內容需要隨操作者或環境變動時，就需要透過一些裝置來輔助，最直接的想法就是利用現成的鍵盤、滑鼠的實體物件進行互動，但擴增實境應經常要把手空出來操作其它物件，因此非接觸式人機互動介面就常出現在這些專利中，如語音、眼動、手勢甚至是全身動作等。但有時使用者對於在空氣中操作覺得很不方便，因此亦出現部份專利採用一些小道具(如筆)來輔助互動，使得操作虛擬影像時更具臨場感。

【應用領域】：
有很多專利不主打實體技術發展，而針對各領域應用擴增實境程序進行申請專利，因此這類專利中通常會藉用別人已實現的頭戴顯示器來說明本身專利所述情境如何實現。由於擴增實境本身最主要功能就是疊合虛擬影像或文字至真實世界，故本次統計時若該專利沒有特別強調應用領域時，都會被歸類到「資訊導引」類別，而實際上亦可應用到其它類別中。

在分類時由於很多專利會提出很多實施例，而各實施例間技術差異及分類會有所不同，因此在統計時會採取一案多分類的狀況產生，如同一般國際分類號(IPC)亦會將同一案分到不同領域一樣。另外有些專利在申請因策略問題會同時申請兩個主題但所有圖示內容完全相同狀況，此時仍會依兩個不同專利號當成二件計算。綜合上述原因，故所產生的技術魚骨圖大分支的數據不一定為小分支的加總。