发明创造名称：一种面向增强现实的光学显示装置
外观设计名称：
决定号：199632
决定日：2020-01-02
委内编号：1F264155
优先权日：
申请（专利）号：201610112824.7
申请日：2016-03-01
复审请求人：上海群英软件有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：张礅
合议组组长：徐恩波
参审员：索子繁
国际分类号：G02B27/01
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，该区别技术特征是本领域的公知常识，那么本领域技术人员在上述最接近现有技术的基础上结合本领域公知常识得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为2016101128247、名称为“一种面向增强现实的光学显示装置”的发明专利申请（下称本申请），其申请日为2016年03月01日，公开日为2016年06月22日，申请人原为陈超平，后变更为上海群英软件有限公司。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门以本申请权利要求第1-9项不符合专利法第22条第3款的规定为由于2018年07月17日驳回了本申请。
驳回决定所针对的文本为：2018年03月26日提交的权利要求第1-9项；申请日2016年03月01日提交的说明书第1-11页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图。
驳回决定中，引用了如下对比文件：
对比文件1：WO2016/010289A1，公开日为2016年01月21日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，包括：
显示元件：呈平板状，用于发射携带图像信息的光线；
投影光学系统：用于将所述显示元件所发射的光线按照一定的角度进行投射；
自由曲面光元件：呈不规则块状，使位于其内部的携带显示信息的光线发生多次全反射，同时使来自外部环境的光线发生折射；
反射膜：呈薄膜状，用于反射所述投影光学系统投射出的光线；
衍射元件：呈薄膜状，使所述自由曲面光元件中被全反射的光线发生衍射，从而离开自由曲面光元件，并进入人眼成像；
其中所述反射膜和所述衍射元件设置于所述自由曲面光元件的外表面；
所述自由曲面光元件的横截面方向上具有多个不同形状的表面，其包括：
第一表面：为一平面；
第二表面：为一平面或者曲面；
第三表面：为一平面或者曲面；
第四表面：为一平面；
第五表面：为一平面；
第六表面：为一平面；
所述反射膜设置于所述第一表面，所述衍射元件设置于所述第二表面或者第三表面。
2. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述显示元件为有机发光二极管显示、量子点发光二极管显示、数字微镜显示、液晶显示中的一种或多种的组合。
3. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述投影光学系统为单个光学透镜或多个光学元件的组合。
4. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述自由曲面光元件的组成材料为玻璃或树脂。
5. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述反射膜的组成材料为无机金属或者有机聚合物。
6. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述衍射元件为基于全息工艺的全息光元件或基于光刻或纳米压印工艺的衍射光元件。
7. 根据权利要求6所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述全息光元件的组成材料为有机光折变材料、无机光折变材料、有机无机复合型光折变材料中的一种或几种的组合。
8. 根据权利要求6所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述全息光元件为透射型全息图或反射型全息图，全息图所携带的干涉条纹通过干涉曝光生成或通过电脑建模计算生成。
9. 根据权利要求6所述的面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，所述全息光元件具有单层或多层的结构，每一层包含单个全息图或多个全息图的叠加。”
驳回决定的具体理由是：1、权利要求1请求保护一种光学显示装置，其与对比文件1的区别技术特征在于：反射膜呈薄膜状，用于反射所述投影光学系统投射出的光线，反射膜设置于所述自由曲面光元件的外表面，设置于第一表面。上述区别技术特征是本领域的常规选择，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2、从属权利要求2-9的附加技术特征，部分被对比文件1公开，部分是本领域的常规选择，因此，在其引用的权利要求不具有创造性的情况下，从属权利要求2-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人上海群英软件有限公司（下称复审请求人）不服上述驳回决定，于2018年10月29日向国家知识产权局提出复审请求，并提交了权利要求书的全文修改替换页，但是提交的权利要求书和驳回针对的权利要求书相同，与复审请求书中所称的修改不符。复审请求人认为：1.从本申请的说明书中对自由曲面光元件的叙述中，“自由曲面光元件103的组成材料为玻璃或树脂；自由曲面光元件103呈不规则块状，其横截面方向上具有多个不同形状的表面”，因此可以知道，本申请的自由曲面光元件是一个由玻璃或者树脂制成的呈块状的整体，因此在组成上使用的是同一种材料，与对比文件1的具有不同厚度的两部分或者不同折射率的两部分材料组成的结构显然是不同的。2.对比文件1中的波导33，“第一部分33-1的厚度和反射率中的至少一个可以设置成使光束在第一全息光学元件34a上衍射；在第一全息光学元件34a上的光束衍射可引起第一出射光瞳43将光束传递给两个表面；在波导中传播的光束可入射至第二全息光学元件、可被部分地衍射以及可以部分地回到波导得到主表面冰杯波导的主表面反射，其中该相互作用可重复至少两次”。结合波导的材料组成的特性可以知道，波导实际上是经过了一次全反射，其余的光线得到路径实际上是经过衍射的，因此实际上属于衍射元件，而本申请的自由曲面光元件，光线在其内部经过多次全反射，因而属于反射元件。如本领域所知的，衍射元件和反射元件显然不能够等同。3.本申请的自由曲面光元件的各个平面都是基于其所要达到的功能进行设置的，两者并不能够根据具有的表面数目相同就认为相同。4.设置反射膜并且将反射膜设置在第一表面103a是本领域的常规技术手段，申请人对此不赞同。申请人认为第一全息光学元件34a相当于本申请的反射膜104。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月07日依法受理了该复审请求，并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
复审请求人于2019年05月06日提交了权利要求书的全文修改替换页，具体修改涉及：在权利要求1中加入了技术特征“光线经过所述第四表面的折射后，入射至所述第一表面，所述反射膜将入射光线反射至所述第三表面或第四表面，如满足全反射条件，光线可在所述自由曲面光元件中进行全反射传播，所述第二表面上设置的所述衍射元件可使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射”。
合议组于2019年06月11日向复审请求人发出复审通知书，指出：1、权利要求1请求保护一种光学显示装置，其与对比文件1的区别技术特征在于：反射膜和衍射元件，呈薄膜状。上述区别技术特征是本领域的惯用技术手段，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2、从属权利要求2-9的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分是本领域的常规选择，因此，在其引用的权利要求不具有创造性的情况下，从属权利要求2-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3、合议组针对复审请求人的意见陈述进行了回应。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年07月26日提交了权利要求书的全文修改替换页，其中对权利要求书的修改与意见陈述不符，复审请求人在意见陈述书中陈述了权利要求具备创造性的理由。
合议组于2019年10月08日向复审请求人发出合议组成员变更通知书，告知本案合议组由：合议组组长：徐恩波、主审员：周永恒、参审员：索子繁，变更为：合议组组长：徐恩波、主审员：张礅、参审员：索子繁。复审请求人逾期未答复，视为无回避请求。
复审请求人于2019年12月20日再次提交了权利要求书的全文修改替换页，具体修改涉及：将权利要求1中的“光线经过所述第四表面的折射后，入射至所述第一表面，所述反 射膜将入射光线反射至所述第三表面或第四表面，如满足全反射条件，光线可在所述自由曲面光元件中进行全反射传播，所述第二表面上设置的所述衍射元件可使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射”修改为“光线经过所述第四表面折射后，入射至所述第一表面，所述反射膜将入射光线反射至所述第三表面或第四表面，如满足全反射条件，光线可在所述自由曲面光元件中进行全反射传播，所述第二表面上设置的所述衍射元件可以使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射”，将权利要求5的附加技术特征加入权利要求1中，删除了权利要求5，适应性地修改了其他权利要求的序号和引用关系。
2019年12月20日 提交的权利要求书如下：
“1. 一种面向增强现实的光学显示装置，其特征在于，包括：
显示元件；呈平板状， 用于发射携带图像信息的光线；投影光学系统： 用于将所述显示元件所发射的光线按照一定的角度进行投射；自由曲面光元件： 呈不规则块状， 使位于其内部的携带显示信息的光线发生多次全反射， 同时使来自外部环境的光线发生折射；反射膜： 呈薄膜状， 用于反射所述投影光学系统投射出的光线；衍射元件： 呈薄膜状， 使所述自由曲面光元件中被全反射的光线发生衍射， 从而离开自由曲面光元件， 并进入人眼成像；其中所述反射膜和所述衍射元件设置于所述自由曲面光元件的外表面，
所述自由曲面光元件的横截面方向上具有多个不同形状的表面， 其包括： 第一表面： 为一平面； 第二表面： 为一平面或者曲面； 第三表面： 为一平面或者曲面； 第四表面： 为一平面； 第五表面： 为一平面； 第六表面： 为一平面； 所述反射膜设置于所述第一表面， 所述衍射元件设置于所述第二表面或者第三表面，
光线经过所述第四表面折射后，入射至所述第一表面，所述反射膜将入射光线反射至所述第三表面或第四表面，如满足全反射条件，光线可在所述自由曲面光元件中进行全反射传播，所述第二表面上设置的所述衍射元件可以使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射，
所述反射膜的组成材料为无机金属或者有机聚合物。
2. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述显示元件为有机发光二极管显示、量子点发光二极管显示、数字微镜显示、液晶显示中的一种或多种的组合。
3. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述投影光学系统为单个光学透镜或多个光学元件的组合。
4. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述自由曲面光元件的组成材料为玻璃或树脂。
5. 根据权利要求1所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述衍射元件为基于全息工艺的全息光元件或基于光刻或纳米压印工艺的衍射光元件。
6. 根据权利要求5所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述全息光元件的组成材料为有机光折变材料、 无机光折变材料、 有机无机复合型光折变材料中的一种或几种的组合。
7. 根据权利要求5所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述全息光元件为透射型全息图或反射型全息图， 全息图所携带的干涉条纹通过干涉曝光生成或通过电脑建模计算生成。
8. 根据权利要求5所述的面向增强现实的光学显示装置， 其特征在于， 所述全息光元件具有单层或多层的结构， 每一层包含单个全息图或多个全息图的叠加。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）、审查文本的认定
复审请求人在2019年12月20日提交了权利要求书的全文修改替换页，经核实，修改符合专利法第33条的规定，本复审请求审查决定所针对的文本为：2019年12月20日提交的权利要求第1-8项；申请日2016年03月01日提交的说明书第1-11页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图。
（二）、关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，该区别技术特征是本领域的公知常识，那么本领域技术人员在上述最接近现有技术的基础上结合本领域公知常识得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
具体到本案：
1、权利要求1要求保护一种面向增强现实的光学显示装置。对比文件1公开了一种用于增强现实的全息穿透式光学设备，并具体公开了（参见说明书第43-52、82-96段，图1，12-16）：
全息穿透式光学设备包括微型显示器31（相当于显示元件），显示元件可以发射携带图像信息的光线，呈平板状（参见图12）；
中继光学系统32（相当于投影光学系统），用于将所述微型显示器31的光线按照一定的角度进行投射；
以及波导33（相当于自由曲面光元件），呈不规则状，使其内部的携带显示信息的光线发生多次全反射，同时使来自外部环境36的光线发生折射（参见图12）；
第一全息光学元件34a可以是反射元件（相当于反射膜，参见说明书第82段），用于反射所述中继光学系统32投射的光线；
第二全息光学元件34b（相当于衍射元件），使所述波导33中的被全反射的光线发生衍射，从而离开波导33，并进入人眼成像（参见图12）；
第一全息光学元件34a、第二全息光学元件34b设置于所述波导33的外表面（参见图12）；
所述波导33的横截面方向上具有多个不同形状的表面，其包括（如图12）：
表面332（相当于第一表面），为一平面；
表面333（相当于第二表面），为一平面（图12），或一曲面（图16）；
表面331的右半部分（相当于第三表面），为一平面（图12），或一曲面（图15）；
表面331的左半部分（相当于第四表面），为一平面；
33-2的右侧表面（相当于第五表面），为一平面；
33-1的左侧表面（相当于第六表面），为一平面；
所述第一全息光学元件34a设置于表面332，所述第二全息光学元件34b设置于表面333（图12），或设置于表面331的右半部分（图13）；
光线经过表面331的左半部分折射后，入射至所述表面332，所述第一全息光学元件34a将反射光线反射至所述表面331的右半部分或表面331的左半部分，如满足全反射条件，光线可以在所述波导33中进行全反射传播，所述表面333上设置的第二全息光学元件34b可使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射（参见图12）。
权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，其区别技术特征在于：反射膜和衍射元件，呈薄膜状，反射膜的组成材料为无机金属或者有机聚合物。
对比文件1虽然没有明确公开第一、第二全息光学元件呈薄膜状，但是对于光学领域的技术人员而言，将反射膜和衍射元件设置为薄膜状属于本领域的惯用技术手段。无机金属或者有机聚合物是形成反射膜的常见材料，将反射膜的组成材料选择为无机金属或者有机聚合物是本领域的惯用技术手段。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识，得出权利要求1要求保护的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求1不具备突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2的附加技术特征是对显示元件所作的进一步限定。对本领域技术人员来说，有机发光二极管显示、量子点发光二极管显示、数字微镜显示、液晶显示等都是常见的显示元件的显示方式，本领域技术人员根据实际需要将显示元件选择为上述显示元件中的一种或多种组合属于本领域技术人员的常规选择。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求3的附加技术特征是对投影光学系统所作的进一步限定。而对比文件1还公开了中继光学系统32（相当于投影光学系统）可以为单个透镜或三个透镜（参见图3、图14）。可见，上述附加技术特征已被对比文件1所公开，因此当引用的权利要求不具备创造性时，权利要求3也不具备创造性。
4、权利要求4、5的附加技术特征分别是对自由曲面光元件的组成材料、衍射元件所作的进一步限定。对比文件1还公开了波导33（相当于自由曲面光元件）可由BK7玻璃制成（参见说明书第52段）；而对于权利要求4“自由曲面光元件的组成材料为树脂”的技术方案，树脂、玻璃都是常见的光学元件的基本材料，根据实际需要将自由曲面光元件的组成材料选择为树脂只不过是本领域技术人员的常规选择。对于权利要求6“衍射元件为基于全息工艺的全息光元件或基于光刻或纳米压印工艺的衍射光元件”的技术方案，由于采用光刻或纳米压印工艺制作衍射光元件属于常见的制作方式，因此根据实际需要选择将衍射元件由上述工艺制成只是本领域技术人员的常规选择。因此，当引用的权利要求不具备创造性时，权利要求4、5也不具备创造性。
5、权利要求6-8的附加技术特征是对全息光元件所作的进一步限定。对于本领域技术人员而言，根据实际需要选择全息光元件的组成材料、通过干涉曝光生成或通过电脑建模计算生成全息图以及全息元件具有多层，每层多个全息图叠加等属于本领域的常规选择。因此，当引用的权利要求不具备创造性时，权利要求6-8也不具备创造性。
（三）、关于复审请求人的意见陈述
复审请求人认为：与对比文件1相比，权利要求1具有以下区别技术特征：（1）反射膜：呈薄膜状，用于反射所述投影光学系统投射出的光线；衍射元件：呈薄膜状，使所述自由曲面光元件中被全反射的光线发生衍射，从而离开自由曲面光元件，并进入人眼成像；（2）反射膜的组成材料为无机金属或者有机聚合物。 对于上述区别技术特征（1），本申请，自由曲面光元件103的第二表面103b上设置的衍射元件105可使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射。光线再经过自由曲面光元件103的第三表面103c的折射后，离开自由曲面光元件103，最后进入人眼12。同时，外界光线的一部分会被衍射元件衍射出视线，其余部分则可以几乎无损地通过自由曲面光元件103进入人眼12。反射膜104和衍射元件105作为折叠光路的光元件，相比纯粹的反射光元件或衍射光元件，优点在于光路设计自由度高、光利用率高。自由曲面光元件103的全反射波导设计可大大节省光路空间，使得装置整体更加轻薄。由于自由曲面光元件103的第三表面103c为一平面，因此，本申请适用于视力正常或佩戴隐形眼镜的人群。由此可见，本申请解决的问题是，增强现实的光学显示和视力矫正两大功能的问题。对比文件1是一种用于显示虚拟图像和透视图的组合的全息透视光学装置，是针对全息投影成像光线不清晰问题提出的方案。对比文件1并未公开本申请增强现实显示和矫正视力的方案，并且，本申请通过衍射元件105、反射膜104和曲面光元件103，对显示元件101的光线以及外部的光线，分别具有较好的成像效果，保证了使用者在观看虚拟图像的同时，也可以看到周围的实景，该技术手段并非是本领域的公知常识。本申请的反射膜104与对比文件1中的全息光学元件34a，属于不同的技术方案。具体的，对比文件1中的全息光学元件34a的内部是分布不均匀的多层结构的聚合物，本申请的反射膜内部是分布均匀的金属材料或者聚合物，二者的结构不同，对光线处理的原理不同。此外，本申请的反射膜104是均匀涂布有高反射率的金属，而对比文件1中全息光学元件34a是利用光的干涉曝光，在具有高光折变效应的聚合物上形成干涉条纹，二者在各自的方案中对光线的处理原理、效果不同， 具体的，本申请的反射膜104对各个方向、各个波长的光线都具有反射效果，而对比文件1的全息光学元件34a则只对特定方向、特定波长的光线具有衍射效果，即“角度与波长选择性”，该性质在本申请的方案中，其效果、原理并不符合本申请方案的技术要求，本领域的技术人员并没有足够的动机将原理不同的元件进行替换，所以，对比文件1中关于全息光学元件34a的方案，并不能对本申请构成技术启示。 对于上述区别技术特征（2），本申请反射膜104的组成材料为无机金属或者有机聚合物，反射膜104可以通过均匀涂布高反射率的金属制得，对各个方向、不同波长的光线都具有较好的反射效果，可见，本申请通过对光的处理是包括波长和方向两个方面，对比文件1中的全息光学元件34a的内部则是分布不均匀的多层结构的聚合物，与本申请对光线的处理原理不同，并且，对比文件和现有技术中，均未公开本申请的该特征。因此，本申请具备创造性。
合议组认为：（1）对比文件1已经公开了（参见图12）波导33（相当于自由曲面光学元件）的表面333（相当于第二表面）设置的第二全息光学元件34b可使被全反射的光线朝着人眼方向发生衍射，光线在经过波导33的表面331的右半部分（相当于第三表面）折射后，离开波导33，最后进入人眼。穿透式光学设备即来自周围环境36的光线能够穿过第二全息光学元件34b、波导33进入人眼。第一全息光学元件34a和第二全息光学元件34b均作为折叠光路的元件，其同样具有较高的光路设计自由度、光利用率。波导33同样能够全反射，节省空间，使设备整体更加轻薄。波导33的表面331的右半部分（相当于第三表面）为一平面，其同样适用于视力正常或佩戴隐形眼镜的人群。其对微型显示器31（相当于显示元件）的光线及周围环境36的光线同样具有较好的成像效果，保证了使用者在观看虚拟图像的同时也可以看到周围环境实景，同样能够实现增强现实。权利要求1中对于是否具有视力矫正功能没有限定，对比文件1还公开了表面331的右半部分（相当于第三表面）可以为平面（图12）或曲面（图15），可见对比文件1公开了权利要求1中对第三表面的形状限定，推定具有同样的功能。（2）对比文件1已经公开了第一全息光学元件34a可实施为反射元件（参见说明书第82段），设置在波导33的外表面332（相当于第一表面），其可以反射中继光学系统32（相当于投影光学系统）投射的光线。权利要求1中对于反射膜的材料是否均匀、对光线的处理原理、效果、是否具有角度与波长选择性等均没有进行限定，对比文件1中公开的第一全息光学元件34a符合权利要求1中对于反射膜在光路中的位置限定，对于反射膜的限定，权利要求1与对比文件1的区别仅在于：反射膜呈薄膜状，组成材料为无机金属或者聚合物。权利要求1中对反射膜是否通过均匀涂布高反射率的金属制得没有进行限定，不能得出其对各个方向、不同波长的光线都具有较好的反射效果。将反射元件设计为膜状是本领域的惯用技术手段，无机金属或有机聚合物均是常见的形成反射膜的材料，在对比文件1已经公开了全息光学元件34a可实施为反射元件（参见说明书第82段）的基础上，本领域根据具体的需要容易将反射元件设置为反射膜，将材料选择为无机金属或有机聚合物，其是本领域的常规选择。因此，复审请求人提出的关于本申请具备创造性的理由不具备说服力，合议组对复审请求人的意见不予支持。
基于以上事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月17日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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