专利观察：加速布局！国内精密仪器光栅尺赛道，空间巨大？

精密测量是数显装备的重要组成部分，是促进现代工业进步和发展的基础条件之一。作为精密测量的主要技术，光栅技术在二十世纪六十年代开始应用在测量领域，并成为必不可少的测量元件。据统计，光栅测量产品在整个测量领域市场占有率已超过80%，并广泛应用在精密仪器、超精加工、高精度检测、数显、数控机床以及测量仪器等领域。

光栅尺的发展现状

光栅尺，是光栅测量技术在测量领域的主要产品，是利用光栅的光学原理进行工作的测量装置，即以光栅莫尔条纹为技术基础实现测量反馈的位移测量装置。

光栅尺的发展是从18世纪法国人莫尔发现莫尔条纹以后，在1874年英国物理学家瑞利揭示莫尔条纹图案的工程价值（指出了借观察莫尔条纹的移动来测量光栅相对位移的可能性）推动了其向测量领域发展，直到20世纪50年代人们开始利用莫尔条纹技术进行位移测量，尤其是1950年德国HEIDENHAIN（海德汉）研发出DIADUR复制工艺并基于此制造出光栅尺，从此进入了精密测量领域。

图片来源网络

近年来，随着工业化的高速发展、相关技术的发展应用、以及各种检测设备对高精度、高分辨率和可靠性位移测量设备持续的需求，光栅尺进入了快速发展阶段。

目前国际上生产光栅尺的企业主要有HEIDENHAIN（海德汉）、FAGOR（发格）、RENISHAW（雷尼绍）、MITUTOYO（三丰）等。而我国虽然从上世纪六十年代开始了对精密测量领域的研究，但主要以科研单位为主，国内企业的研发能力还较弱，相关产品技术主要依赖进口。

因此开展光栅尺技术的研究，对我国精密测量领域的发展具有重要意义。

光栅尺专利中的新思路

鉴于光栅尺技术研究的重要意义，本文主要从专利角度出发，将专利信息运用到产业发展和企业创新上去，发挥专利信息分析在产业技术创新及企业模式创新上的导向作用，期望能对国内光栅尺的发展提供一些新思路。

首先，从全球光栅尺领域的专利年申请量来看，光栅尺领域的发展往往伴随着相关专利的产出：从1874年瑞利提出莫尔条纹图案的工程价值开始陆续有专利产出，但前期还处于探索阶段所以相关专利年申请量增长缓慢，直到20世纪50年代光栅尺应用到精密测量领域后相关专利出现明显增长，近年来随着各国对精密测量领域的重视程度不断提高、相关技术的快速发展、市场需求的持续增长，光栅尺进入了快速发展阶段，相应的该领域的专利年申请量也在加速增长，未来还将呈现持续增长态势，可见以光栅尺为主的精密测量领域在未来的发展空间还很大。

从全球光栅尺领域的专利地域分布来看，该领域已经在全球六十余个国家/地区进行了专利布局，还发现其相关专利主要分布在中国和美国，其次是日本、韩国和英法德等欧洲国家/地区，可见中国和美国已成为该领域的重点和热点布局区域，其次是日本、韩国和英法德等欧洲国家/地区。在此背景下为促进国内光栅尺技术的创新发展，提高企业的核心创新力，应加快专利布局脚步，抢占发展机遇。

从全球光栅尺领域的专利申请人排名TOP20来看，国外申请人全部来自企业；国内申请人全部来自高等院校，还未有国内企业上榜。可见该领域的国外企业处于绝对领先地位，如该领域中德国的HEIDENHAIN（海德汉）、英国的RENISHAW（雷尼绍）和日本的MITUTOYO（三丰）等企业在全球专利申请人排名中位居前列，掌握着一定量的核心技术，对光栅尺技术创新发展具有一定的控制力和影响力。反观国内申请人，全部来自高等院校，一方面说明国内研发主力在高等院校；另一方面也说明目前企业的研发能力较弱，还未形成核心竞争力，无法与国外企业相抗衡，甚至还要受到国外竞争对手的限制。加上近年来发达国家对包括中国在内的诸多国家实行严格的技术封锁，国内企业光栅尺技术的创新发展更是迫在眉睫。

为此，特从本领域目前专利申请人排名第一的德国HEIDENHAIN（海德汉）所拥有的专利中，从被引用次数、同族个数等方面筛选出一件专利作为示例性展示，希望能给国内企业带来些技术启示或是风险提示。

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标题	Position-measuring device and method for operating a position-measuring device（位置测量装置和用于操作位置测量装置的方法）
公开号	US7389595B2	专利权人	HEIDENHAIN
申请日	20061031	授权日	20080624
被引证次数	8	简单同族个数	16
独立权利要求技术特征
独权1	A position-measuring device for determining a position of two objects movable with respect to each other in at least one measuring direction, comprising:a measuring graduation; anda scanning device including a light source and at least one component adapted to generate displacement-dependent position signals, the component at least one of (a) optical and (b) optoelectronic;wherein the light source includes a semiconductor laser having great coherence length that operates in a pulsed manner in a single-mode operational-mode.（一种用于确定在至少一个测量方向上可相对于彼此移动的两个物体的位置的位置测量装置，包括:测量刻度；以及一种扫描装置，包括光源和至少一个适于产生位移相关位置信号的部件，所述部件包括(a)光学部件和(b)光电部件中的至少一个；其中光源包括具有大相干长度的半导体激光器，该半导体激光器以单模操作模式以脉冲方式操作。）
独权2	A method for operating a position-measuring device for determining a position of two objects movable with respect to each other in at least one measuring direction, the position-measuring device including a measuring graduation and a scanning device including having a light source and at least one component adapted to generate displacement-dependent position signals, the component at least one of (a) optical and (b) optoelectronic, comprising:operating the light source, arranged as a semiconductor laser having great coherence length, in a pulsed manner in a single-mode operational-mode.（一种用于操作位置测量装置的方法，所述位置测量装置用于确定在至少一个测量方向上可相对于彼此移动的两个物体的位置， 所述位置测量装置包括测量刻度和扫描装置，所述扫描装置包括光源和适于产生位移相关位置信号的至少一个部件，所述部件包括(a)光学部件和(b)光电部件中的至少一个，所述部件包括:以单模操作模式以脉冲方式操作光源，所述光源被布置为具有大相干长度的半导体激光器。）
附图
技术效果：该专利所提供的位置测量装置可以避免抖动产生的测量不准确等问题，提高测量精度和准确度。

该专利通过设置两项独立权利要求不仅扩大了专利权的保护范围，一定程度上也提高了专利权的稳定性。同时该专利在德国、美国、中国、日本等目标市场已经申请了16件简单同族，而大量的国际专利申请会耗费大量的人力和财力，可见HEIDENHAIN（海德汉）对该专利的重视程度。

再从被引证次数来看，该专利目前被引证了8次且随着时间的推移还会持续增加，也就是说后续还将持续有专利申请人基于该专利产出改进型专利，如上海微电在该专利基础上进行改进创新产出了一系列的相关专利。这一方面说明该专利已经受到业内的关注；另一方面也反映了HEIDENHAIN（海德汉）在目标市场通过类似这样的专利布局思路所构筑的专利围墙，以及所形成的技术控制力和影响力。

对企业的建议

基于HEIDENHAIN（海德汉）的专利示例，建议国内创新主体在进行技术研发或是产品投入市场时要格外注意HEIDENHAIN（海德汉）、FAGOR（发格）、RENISHAW（雷尼绍）和MITUTOYO（三丰）等掌握大量核心技术专利的龙头企业，如有必要应深入研究这些龙头企业所掌握的核心技术，根据龙头企业的技术特点进行有目的的研发和再创造，有效规避现有的技术风险，加速自身技术积累，构建自己的专利壁垒，提高技术创新能力和抗风险能力。

通过上述分析，我们对光栅测量领域有了一定的认识和了解，也希望通过专利视角可以为国内光栅领域的发展提供一些新的思路和突破方向。

作者简介：侯春霞，集慧智佳信息技术事业部咨询师。

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