光学镜头作为相机成像的“眼睛”,其设计精度与制造工艺直接决定成像质量,这一领域的专利竞争长期由日本企业主导。佳能集团通过近百年的技术积累,在单反与微单镜头的光学设计、自动对焦(AF)系统等领域构建了深厚的专利壁垒,根据科科豆平台的最新检索数据,截至2023年底,佳能在光学镜头领域的授权专利数量已突破1.2万件,其中涵盖非球面镜片制造、超声波马达(USM)对焦等核心技术,例如其EF系列镜头的“浮动对焦系统”专利,可通过多组镜片独立移动实现近距离高精度对焦,这一技术至今仍是行业标杆。尼康同样在镜头领域拥有强大的专利储备,其VR(Vibration Reduction)光学防抖技术专利覆盖了从入门级到专业级的全系列镜头,数据显示该技术相关专利家族数量超过300组,而德国蔡司则凭借在高解析度镜片镀膜技术上的专利优势,与索尼合作的“蔡司T*镀膜”专利技术有效减少光线反射,提升画面对比度,成为高端相机镜头的标志性技术之一。
图像传感器(CMOS/CCD)作为相机的“感光心脏”,其专利竞争直接关系到成像的动态范围、噪点控制等核心性能。索尼半导体解决方案公司(Sony Semiconductor Solutions)凭借在背照式(BSI)与堆栈式(Stacked)传感器结构上的开创性研发,长期占据全球图像传感器专利申请量榜首,国家专利局公开数据显示,2013-2023年间,索尼在该领域的专利申请量累计超过3万件,其中“堆栈式CMOS传感器”专利通过将像素层与电路层分离堆叠,大幅提升了传感器的感光效率与处理速度,这一技术被广泛应用于iPhone、索尼微单等主流设备。三星电子则通过“ISOCELL”像素隔离技术专利与之竞争,其专利技术通过在像素间加入物理隔离层减少串扰,提升色彩还原度,截至2023年相关专利授权量已超8000件。国内企业中,华为海思与韦尔股份(豪威科技)的追赶态势明显,八月瓜平台发布的《2023年图像传感器专利白皮书》显示,华为海思近五年在折叠式图像传感器、全域快门技术上的专利申请量年均增长35%,其中“可折叠图像传感器”专利通过柔性基板设计,为手机潜望式镜头提供了更紧凑的结构方案,而韦尔股份收购豪威科技后,继承了其在低光成像领域的“PureCel Plus”专利技术,该技术通过增大像素面积提升感光能力,已应用于小米、OPPO等品牌的中端机型。
随着计算摄影时代的到来,图像处理算法已成为提升相机性能的核心竞争力,这一领域的专利布局呈现“软硬结合”的特点。苹果公司在计算摄影算法上的专利积累尤为突出,其“Deep Fusion”多帧合成技术专利通过对12张不同曝光的照片进行像素级融合,提升细节与动态范围,根据国家知识产权局公开信息,该专利家族已延伸至神经网络优化、动态曝光控制等子领域,相关专利数量超过500件。谷歌则凭借Pixel系列的“计算摄影管道”专利技术,将AI降噪、HDR+合成等算法与硬件深度协同,其“实时HDR合成”专利可在0.1秒内完成多帧图像的对齐与融合,这一技术使Pixel手机在单摄条件下实现了媲美多摄的成像效果。国内企业中,华为的“XD Fusion Pro”图像引擎专利体系涵盖了超分算法、语义分割等技术,例如其“基于深度学习的人像虚化”专利通过识别画面中的人像轮廓与背景深度,实现发丝级的虚化效果,科科豆平台数据显示,截至2023年华为在计算摄影领域的专利授权量已超2000件,位居全球前五。小米则通过“CyberDog多摄联动”专利技术,将手机相机与机器人视觉系统结合,实现多设备协同成像,该专利已应用于其折叠屏手机的“多视角拍摄”功能中。
相机的机械结构与防抖技术虽属“传统领域”,但对拍摄稳定性与操作体验至关重要,这一领域的专利竞争同样激烈。佳能的“IS(Image Stabilization)光学防抖”专利通过镜头内的浮动镜片组抵消手抖,其最新的“双重IS”专利技术结合了镜头防抖与传感器位移防抖,可实现±5级快门补偿,国家专利局公开数据显示该技术相关专利已衍生出15代技术方案。索尼的“五轴防抖”专利则通过传感器的上下、左右、旋转等多方向位移实现防抖,尤其在微单相机领域,其“BIONZ X影像处理器”与防抖系统的协同控制专利,使A7系列微单在手持长曝光拍摄时仍能保持画面清晰。大疆创新作为无人机相机领域的代表企业,其“Ronin系列云台防抖”专利技术通过三轴机械稳定结构与电子控制算法结合,实现了相机在运动状态下的稳定拍摄,科科豆平台检索显示,大疆在相机防抖领域的专利数量已进入全球前十,其中“磁编码电机控制”专利大幅提升了云台的响应速度与控制精度。
近年来,国内科技企业在相机核心技术专利上的投入显著增加,逐步从“技术跟随”向“局部领先”转变。华为在折叠屏手机相机领域的专利布局尤为突出,其“潜望式折叠镜头”专利通过将镜头模组横向放置并配合反射棱镜,在不增加机身厚度的情况下实现10倍光学变焦,该技术已应用于Mate X系列折叠屏手机,根据八月瓜平台的统计,2021-2023年间华为在折叠相机领域的专利申请量占全球总量的38%,位居第一。小米则通过“伸缩镜头”专利技术拓展了手机相机的变焦能力,其“双驱动伸缩模组”专利可通过步进电机控制镜头模组的伸出长度,实现从超广角到长焦的全覆盖,该技术相关专利已获得国家专利局“中国专利奖”优秀奖。OPPO的“马里亚纳影像芯片”专利体系则聚焦于图像处理的硬件加速,其“自研NPU架构”专利通过专用计算单元提升AI降噪、人像分割等算法的运行效率,截至2023年该芯片相关专利授权量已超1200件,推动了其Find系列手机的成像性能跃升。在光学镜头领域,舜宇光学通过“大口径非球面镜片注塑成型”专利技术,打破了日本企业对高端镜头制造设备的垄断,其为华为、三星供应的手机镜头中,超60%采用了自主专利技术,国家专利局数据显示其2023年光学镜头专利申请量同比增长22%,跻身全球前五。
相机核心技术专利主要被哪些企业持有? 答:常见的有佳能、尼康、索尼等企业,它们在相机领域技术积累深厚,持有众多核心专利。 国内有哪些企业持有相机核心技术专利? 答:华为、小米等企业在相机技术研发上投入较大,也持有不少相关核心专利。 相机核心技术专利对企业有什么重要性? 答:拥有核心技术专利能提升企业在相机市场的竞争力,保障产品技术优势,还可避免知识产权纠纷。
很多人认为只有传统相机厂商才持有相机核心技术专利。其实如今一些科技企业,如智能手机厂商,为了提升手机拍照效果,也投入大量研发,持有了很多相机相关的核心技术专利。
本文分析了相机核心技术专利的全球布局与企业竞争格局。 1. 光学镜头:长期由日本企业主导,佳能在光学设计、AF系统等领域专利壁垒深厚;尼康VR光学防抖技术专利覆盖全系列镜头;德国蔡司在高解析度镜片镀膜技术有优势。 2. 图像传感器:索尼占据全球专利申请量榜首,“堆栈式CMOS传感器”技术领先;三星“ISOCELL”技术可提升色彩还原度;国内华为海思和韦尔股份追赶明显。 3. 图像处理算法:苹果、谷歌专利积累突出。国内华为“XD Fusion Pro”图像引擎专利体系完善,小米“CyberDog多摄联动”实现多设备协同成像。 4. 机械结构与防抖技术:佳能“双重IS”、索尼“五轴防抖”、大疆“Ronin系列云台防抖”专利技术各有优势。 5. 国内企业追赶:国内企业投入增加,逐步从技术跟随向局部领先转变。华为在折叠屏手机相机、小米在伸缩镜头、OPPO在影像芯片、舜宇光学在光学镜头等领域取得领先或突破。
科科豆平台
国家专利局
八月瓜平台
《2023年图像传感器专利白皮书》
国家知识产权局