红外成像技术专利申请分析

摘 要：自1800年英国天文学家发现红外辐射以来，经过两个多世纪的发展，红外成像技术由最初主要用于军事上的跟踪定位，发展到如今在交通、环境、制造业等领域的全面覆盖，并且先进的红外成像技术更加成为智慧城市建设中的重要帮手。文章通过详尽的专利数据，从申请态势、区域、技术主题、申请主体等方面对红外技术的发展进行全面分析。

关键词：红外成像；专利；区域分布；申请主体

引言

红外成像器[1]按照其工作原理分为基于光电效应的光子探测器和基于热效应的热探测器，其中光子探测器包括HgCdTe、量子阱、超晶格等光导型以及InSb、肖特基结等光伏型器件，而热探测器主要包括热敏电阻、热释电、热电堆、二极管型，其中，光子探测器由于通常在77k的低温下工作，因而需要昂贵的制冷设备，该要求限制了其大规模的民用，而热探测器则由于其相对低廉的成本，且其中最主要的热敏电阻型探测器能与Si基半导体工艺兼容，因此近年来成为智慧城市建设、智能家居市场的重要技术。

1 红外成像技术专利申请态势

全球范围内的红外成像技术的专利申请以时间为轴线，结合其发展节点，大致可分为以下几个时期：

（1）起步期（1970年之前）。从十九世纪至二十世纪六十年代的这段时期，红外技术处于起步阶段，从英国天文学家赫谢耳（Herschel）发现了红外辐射的存在到利用红外辐射进行热探测成像，其间经历了漫长的研究时间，在这一阶段红外成像技术领域的全球专利申请量只有几件。

（2）缓慢增长期（1971-1986年）。二十世纪六十年代中叶起，红外技术开始得到了发展，专利申请集中在以HgCdTe为代表的光子探测器，这一阶段的红外技术主要服务于国防军事。

（3）平稳增长期（1987-2005年）。这一时期的红外成像技术开始实现由制冷型向非制冷型的过渡和转变，对非制冷红外成像器的研制给红外技术带来了新的增长点。80年代初，由美国TI公司率先研制出了非制冷型热成像系统；1989年，美国的HONEYWELL公司在政府的资助下成功研制出了室温下的热探测器-采用硅微桥的氧化钒微辐射计的非制冷红外焦平面探测器；相继的，法国的CEA/LETI公司、日本的三菱和NEC公司也均在这一时期从事非制冷红外热成像技术的研究。全球专利申请在这一时期得到了更快地发展和增长；尤其在1994-1997年期间，美国及日本多家公司从HONEYWELL公司得到技术转让，生产出一系列以氧化钒微测辐射热计为基础的非制冷红外焦平面阵列，非制冷探测器由此得到一段时间的快速与广泛发展。

（4）快速扩张期（2006年至今）。这一时期的红外技术发展趋近成熟，红外技术也开始大量涌入民用领域，包括驾驶导航、目标识别、报警监测、智能家居、数字安防等等，这一时期红外成像技术领域的全球专利申请量处于快速上升期，特别是包括广州飒特、武汉高德等中国公司的申请数量开始快速增长。

2 红外成像技术专利区域分布

红外成像技术领域，全球专利申请的主要目的地是美国专利商标局（USPTO）、世界知识产权组织（WIPO）、中国国家知识产权局（SIPO）、欧洲专利局（EPO）、德国专利商标局（DMPA）、日本特许厅（JPO）、韩国知识产权局（KIPO）等。

基于统计结果的约1600项专利，根据专利申请的公开号进行统计，向上述六局提交的专利申请数目分别为：美国专利商标局（US）1985件，占申请总量的26%；欧洲专利局（EP）1070件，占申请总量的15%；世界知识产权组织（WO）933件，占申请总量的13%；日本特许厅（JP）869件，占申请总量的12%；德国专利局（DE）506件，占申请总量的7%；中国国家知识产权局（CN）304件，占申请总量的4%；韩国知识产权局（KR）151件，占申请总量的2%；其他国家和地区共占申请总量的21%。

3 红外成像各技术主题专利申请趋势

从红外成像技术专利申请的技术侧重点，将其主要分为热探测器、光子探测器、成像系统、图像处理与分析、读出电路、系统应用、通用焦平面阵列和系统集成8个分支，从图1可看出，光子探测器在上世纪90年代一度成为研究热点，但在进入21世纪之后申请数量急剧下降，证实了其脱离民用，基本服务于军事、国防等保密领域，另外，热探测器经历了2003年前后的爆发式增长之后，近年来趋于平稳，而读出电路、探测系统、图像处理与分析和系统应用成为红外成像技术领域的重要分支，进入2000年以后申请量保持较高水平。

4 红外成像技术申请主体分析

就全球主要申请主体来看，排在前十位的申请人集中在美日欧国家和地区，其中美国的公司占得六席，欧洲、日本各占有两席，可见美国在红外成像技术领域的专利份额举足轻重。排在前三位的均为美国公司，分别为雷神公司（RAYTHEON）、前视红外公司（FLIR）以及霍尼韦尔公司（HONEYWELL），其中雷神公司是美国的大型国防合约商，以315项的全球专利申请量位于第一位。

比较排名前几位的申请人的年度申请状况可以看到，RAYTHEON、HONEYWELL、HUGHES及NEC公司的专利申请起步均较早，其中又以HUGHES和HONEYWELL的专利申请起步最早，HUGHES公司早在1964年开始了专利申请，HONEYWELL公司在1970年开始有专利申请，其后RAYTHEON、HONEYWELL及NEC每年均保持一定的申请量，而HUGHES公司在1997年后不再有专利申请，这是因为HUGHES公司在1997年被RAYTHEON公司所兼并，这也是为什么RAYTHEON公司在1997年的专利申请量有突破性增长的原因，此后RAYTHEON公司的申请量回落到比1997年前略高的申请量水平；而FLIR公司的专利申请起步较晚，在1998年后才开始较多的专利申请，从2004年开始FLIR的专利申请增长较快，并在2011年的申请量达到了36项，超过了其他主要申请人位于第一位。这是由于FLIR公司在2004年兼并了Indigo系统公司，自此具备了制造探测器的能力，成为唯一一家高度纵向集成的红外热像仪生产商，此后，FLIR公司又通过不断的兼并和收购的商业行为得到了快速发展和壮大。

对全球前十位主要申请主体的专利布局进行分析，美国的RAYTHEON、HUGHES、HONEYWELL公司除了在本国申请大量专利外，还在EPO、JPO、WIPO、KIPO提交了较多的申请；另两家美国公司FLIR、BAE同样除了本国申请大量专利外，在EPO、WIPO也提交了较多申请，可见美国的申请主体非常重视全球市场，在主要国家/地区都进行了专利布局，其中在中国专利布局较多的也是美国的HONEYWELL、FLUKE和FLIR公司，而德国的TESTO公司和法国的SOFRADIR的专利申请均以本国为主，在全球范围内的专利布局相对美国公司较弱；日本的主要申请主体NIPPON公司和NEC公司在本国以外的USPTO、EPO、WIPO及KIPO仅有极少量的申请，专利布局也相对较弱。

5 结束语

通过文章从申请总态势、地区分布、技术主题和申请主体多角度的分析，从宏观角度整理了红外成像技术领域的专利申请现状，从结果看，红外成像技术作为安防领域的重要分支，未来仍将成为市场热点，而专利作为市场利益的价值体现，必然会成为各企业的战略平台。文章同时也希望对国内的红外技术企业有一定的参考意义。

参考文献

[1]葛文奇.红外成像技术的进展、应用及发展趋势[J].光机电信息，2007，24（4）：33-37.

[2]郭婕婷，肖国华.专利分析方法研究[J].情报杂志，2008，27（1）：12-14，11.