全球VR专利现况完全剖析　虚拟现实医疗应用有机可乘

     虚拟实境(VR)在2016年成为市场火热话题，吸引各家厂商积极投入布局。目前VR专利多掌握在美国和日本企业手上；而应用则以运算科技与游戏为主。值得注意的是，VR医疗应用潜力可期且目前投入者较少，有机会成为群雄竞逐的新战场。

虚拟实境是透过电脑科技建构出一个三度空间虚拟世界，并藉由人机介面让使用者进入虚拟世界中，就如同身处在真实世界一般。虚拟实境应用广泛，举凡：游戏娱乐、飞航训练、作战训练、手术训练等。  
什么是虚拟实境？虚拟实境主要类型有那些？虚拟实境专利所属国家别分布如何？专利所属领域别以及行业别分布又是如何？重要技术与应用项目又有那些？  

融合AI/云端运算技术　VR提供真实临场感  

虚拟实境(Virtual Reality)简称VR，是整合电脑图像、电脑仿真、人工智慧、感测器、显示器、云端运算等技术，利用电脑模拟技术产生一个三度空间虚拟世界，并提供使用者视觉、听觉或是触觉的感官模拟体验感受，进而让使用者有如身历其境般地观察三度空间内的事物，甚至与之进行互动。  

当使用者进行位置移动时，包括头部或是身体，电脑可以立即执行复杂的运算，并将三度空间影像讯息传回显示装置，让使用者产生亲临现场般的体验感受。 虚拟实境的种类，包括：融入式虚拟实境、桌上型虚拟实境、模拟器式虚拟实境以及投影式虚拟实境。  

融入式虚拟实境  

在使用者所处虚拟环境中，利用感官模拟输出装置，让使用者完全融入三度空间虚拟世界。  

桌上型虚拟实境  

使用一般多媒体电脑与虚拟实境软体，并搭配键盘、滑鼠等设备即可进行操作。  

模拟器式虚拟实境  

必须能够真实地模拟实际环境，并完整的模拟特定操作介面与设备，像是手术训练、飞行训练、射击训练、作战训练等。  

投影式虚拟实境  

使用投影机将虚拟影像投射到萤幕上，使用者可以透过配载3D眼镜体验三度空间虚拟世界。  

虚拟实境的硬体设备以显示装置为主，像是头盔显示装置以及3D TV，目前市场上以头盔显示装置较为蓬勃发展。  

头盔显示装置又可以区分为：搭配使用智慧型手机的头盔显示装置以及内建3D显示系统的头盔显示装置，前者代表性产品比方像是Gear VR与Google Cardboard。  

后者代表性产品，比方像是Oculus Rift与PlayStation VR。  

虚拟实境专利探勘  

为了因应全球的趋势与市场变化，厂商积极提出研发计画进行创新技术开发，重要的技术成果也必须加以保护，藉以避免因竞争对手抄袭或模仿而丧失竞争优势。  

对此，科技界主要是透过专利申请程序来进行技术成果的保护，其他厂商也能够藉由系统化专利探勘与分析，进一步可以了解特定领域专利技术趋势以及特定厂商专利布局动向，同时，也得以避免或是提早因应未来可能招致的专利侵权威胁。  

本文以美国专利暨商标局(USPTO)公告的核准专利作为专利检索资料来源，并透过“资策会专利地图探勘分析平台”，进行专利检索、专利分析以及专利资料下载与整理。  

针对虚拟实境进行专利分析，藉此掌握虚拟实境国际研发投入的情形，进一步瞭解专利技术动向，以及对产业可能造成之影响。  

专利检索期间设定为：1996/01/01到2016/1/15，并以虚拟实境关键厂商为基础，佐以关键字及关键栏位等项目进行专利检索。  

其中，关键厂商包括：Google、微软(Microsoft)、Oculus VR、SONY、Immersion Corporation、SEGA⋯⋯等；关键字为Virtual Reality⋯⋯等；分类项为345/008(UPC)、A63F1300(IPC)、A63F*(IPC)、G02B2701(IPC)等；关键栏位以标题、摘要、请求项、说明为主。同时，针对专利检索结果进行研判与调整，最后，筛选出八百七十件虚拟实境美国专利进行分析。  

美日掌握多数VR专利　以游戏领域应用居多  

首先，透过资料探勘(Data Mining)功能并针对八百七十件虚拟实境专利进行国家别(Country)、行业别(Sector)以及领域别(Field)分析。  

其次，针对八百七十九件虚拟实境专利进行技术与应用项目比对分析，藉此掌握虚拟实境专利涉及的重要技术与应用项目分布情形。  

国家别分析  

根据美国核准专利首页之记载资料，每一件专利皆可对应到某国家别，据此进行资料探勘分析。  

针对八百七十件虚拟实境专利权利人所属国家别进行比对分析，进一步掌握虚拟实境专利国际研发投入情形以及技术成果分布。  

分析结果发现，虚拟实境专利权主要集中在美国与日本专利权利人手中。  

其中，美国握有专利权占比达到67.7%、日本占比达17.5%，合计占比高达85.2%。 很明显地，美国与日本主导虚拟实境技术趋势，台湾厂商若要进行技术合作或技术开发，要特别关注美国、日本虚拟实境专利趋势与布局动向。  

行业别与领域别分析  

根据世界智慧财产组织发布的对照表，每一国际专利分类项皆可以对应到某行业别及领域别，据此进行资料探勘分析。  

透过资料探勘功能，并针对八百七十件虚拟实境专利进行比对分析，进一步掌握虚拟实境专利所属行业别、领域别分布情形。  

首先，根据国际专利分类码(IPC)所属行业别(Sector)进行资料探勘比对分析，八百七十件虚拟实境专利所属行业别分布，主要集中在Electrical engineering(52.0%)，其次则依序为Other(31.5%)、Instruments(15.3%)、Mechanical engineering (1.2%)、Chemistry(0.02%)。  

其次，根据国际专利分类码所属领域别(Field)进行资料探勘比对分析，八百七十件虚拟实境专利所属领域别比重前十名者依序为：  

1. Computer technology (33.1%)  

2. Games (31.3%)  

3. Audio-visual technology (14.8%)  

4. Optics (7.4%)  

5. Control (5.8%)  

6. Telecommunications (1.3%)  

7. Medical technology (1.1%)  

8. Measurement (1.0%)  

9. Digital communication (1.0%)  

10. IT methods for management (0.7%)  

整体而言，虚拟实境专利所属领域别分布在运算科技、视听科技、光学、控制、电信、游戏以及医疗科技等。  


重要技术与应用项目分析  
根据美国专利暨商标局发布的美国专利分类项(UPC)对照表，每一UPC皆可以对应到某技术项目或应用项目，据此进行资料探勘分析。  

透过资料探勘比对分析，共计筛选出三十项虚拟实境重要技术与应用项目，并依据专利件数多寡进行排序且前十名者依序为：  

1. Amusement devices: games (五百五十一件专利)  

2. Computer graphics processing and display systems (四百一十件专利)  

3. Optical: systems and elements (八十五件专利)  

4. Television (八十四件专利)  

5. Operator interface processing (六十七件专利)  

6. Education and demonstration (六十四件专利)  

7. Generic control systems or specific applications (二十四件专利)  

8. Communications: electrical (二十三件专利)  

9. Multicomputer data transferring (十七件专利)  

10. Image analysis (十七件专利)  

整体而言，虚拟实境专利所属技术与应用项目分布，集中在游戏娱乐装置、显示系统、人机介面、控制系统、影像分析、通讯、多台电脑资料传输(云端运算)、电视与教育等。  

透过资料探勘筛选出的三十项虚拟实境重要技术与应用项目，进一步根据其属性分类为：人工智慧、云端运算、网路传输、资料处理、视听系统、电力系统、人机介面、应用领域及其他等类别。  

整体而言，专利布局主要集中在应用领域(45.7%)、视听系统(37.9)、资料处理(6.0%)等类别，合计比重高达89.6%。  

其中，应用领域以游戏娱乐装置为主、视听系统以显示系统为主、资料处理以控制系统为主，如图1所示。  


图1　虚拟实境专利资料探勘分析－技术与应用项目(续) 资料来源：资策会MIC，2016年1月
虚拟实境重要专利分析  

下文将针对智慧型手机虚拟实境头盔显示装置进行分析，讨论市面上现有产品是否有侵权疑虑。  

使用智慧型手机虚拟实境头盔显示装置  

美国新创公司Merge Labs, Inc.于2015年11月3日，拿到虚拟实境头盔显示装置美国核准专利US 9176325，此篇专利的技术重点为：使用行动运算装置的头盔显示系统，主体由防水材料构成，并且预留一区块得以将行动运算装置放入其内，主体内部配置一对透镜且透镜各自焦点图像对应到行动运算装置的萤幕，主体上可配置一按钮装置，使用者按下按钮得以启动对行动运算装置触控萤幕之回应。  

很明显地，目前市面上已有许多厂商推出类似上述专利技术的虚拟实境头盔显示装置产品，像是Google Cardboard虚拟实境3D观赏盒以及Samsung Gear VR等。  

根据全要件原则(All Element Rule)判断上述两项产品是否可能构成专利侵权，初步进行产品比对认为，Samsung Gear VR可能有专利侵权疑虑。  

而Google Cardboard虚拟实境3D观赏盒比较没有专利侵权的疑虑，主要原因为Google Cardboard虚拟实境3D观赏盒的主体是由硬纸板构成，而非防水材料，因而不符合全要件原则。  

反观，Samsung Gear VR(图2)主体为防水材料构成(塑胶材料)，主体内部配置一对透镜，并且在透镜前方焦点图像处放置行动运算装置(Gear VR须搭配使用Samsung公司销售的Galaxy Note4、Galaxy Note5、S6 edge+、S6以及S6 edge等智慧型手机)，并且主体侧边可配置触控按钮(Touchpad)。从此设计来看，显然，Gear VR符合全要件原则恐有侵权疑虑。  


图2　三星近年积极投入开发虚拟实境领域，旗下VR产品须搭配三星智慧手机使用。 资料来源：三星
人工智慧潜力佳　可助VR产品更具差异化  

资策会MIC透过资料探勘功能，并针对八百七十件虚拟实境专利进行分析，发现，虚拟实境专利所属行业别分布，主要集中于电子工程(52.0%)，其次则依序为其他(31.5%)、仪器装置(15.3%)、机械工程(1.2%)、化学(0.02%)。  

而所对应的领域别分布，则主要集中于运算科技(33.1%)、视听科技(14.8%)、光学(7.4%)、控制(5.8%)、电信(1.3%)、游戏(31.3%)、医疗科技(1.1%)等。  

值得注意的是，虚拟实境专利所属领域别中可归属于特定应用者，主要是集中在游戏，然而医疗科技、运输、机械、材料、食品、生技、化学工程、环境科技等特定应用者，目前布局比重仍低，建议相关科技业者应关注虚拟实境后续市场接受度，适时投入研发资源进行其他应用开发。  

运算科技、视听科技、光学、控制、电信为布局重点，游戏为应用布局重心，医疗科技应用比重低，值得相关科技业者布局。  

另外，透过资料探勘比对分析，筛选出三十项虚拟实境重要技术与应用项目，发现，主要集中在游戏娱乐装置、显示系统、人机介面、控制系统、影像分析、通讯、多台电脑资料传输、电视及教育等。  

资策会MIC进一步根据三十项重要技术与应用项目之属性将其分类为：人工智慧、云端运算、网路传输、资料处理、视听系统、电力系统、人机介面、应用、其他等类别，例如：游戏娱乐装置属于应用、教育属于应用、显示系统属于视听系统、控制系统属于资料处理等，其他则依例类推。  

整体而言，专利布局主要集中在应用(七百四十九件专利)、视听系统(六百二十一件专利)、资料处理(九十九件专利)等类别。其中，应用以游戏娱乐装置为主、视听系统以显示系统为主、资料处理以控制系统为主。  

建议有意投入虚拟实境相关技术开发的新进厂商或是既有厂商，除了上述核心技术之外，能够更直觉、更便利进行虚拟事物观赏与互动的人机介面与人工智慧，是使得虚拟实境头盔显示装置产生产品差异化的重点技术，颇值得厂商投入研发资源进行开发与布局。