三维场景图形用户界面外观设计专利保护相关问题研究

图形用户界面（GUI），是指采用图形方式显示的计算机或者其他相关电子产品的操作用户界面。随着互联网、智能制造、智能家居等行业的快速发展，图形用户界面作为实现人机交互、提升用户体验的重要媒介和手段，越来越受到人们重视，成为近年来外观设计创新较为活跃的领域。中国对于图形用户界面给予外观设计专利保护较晚，2014年5月1日后才正式将图形用户界面纳入外观设计专利保护范围。通过分析2014年-2021年授权公告的产品名称中包含“界面”关键词的中国外观设计专利数量可以发现（如图1），我国图形用户界面外观设计专利数量从2014年开始一直处于持续增长的态势。

近年来，图形用户界面领域也不断涌现出许多新兴设计形式，尤其是随着虚拟现实、全息投影等技术的飞速发展，很多图形用户界面设计已经不再是二维的平面设计，而是演变为了三维的立体设计。包含三维场景的图形用户界面能够在人机之间构造一种自然直观的三维交互环境，实现三维的人机交互，使用户获得更好的交互体验，增加人机交互的整体效率。三维场景图形用户界面与普通的二维界面相比，往往具有界面构成元素更为丰富、界面变化状态更为复杂、人机交互方式更为多样化等特点。随之而来的，对三维场景图形用户界面设计创新进行外观设计专利保护的过程中，也出现了许多亟待研究和解决的新问题。

三维场景图形用户界面的常见类型及设计特点

虚拟现实（VR）界面

虚拟现实界面通常是借助虚拟现实头盔、眼镜等可穿戴设备进行显示与交互的图形用户界面，界面的设计内容会呈现在立体虚拟场景中，其外观设计特点与传统界面有所不同，界面通常更为复杂，而创新之处也可能会包含三维形状的设计元素和基于立体空间的布局设计。此外，虚拟现实界面的人机交互方式也更为多样化，用户可以通过转动头部、追踪眼球运动轨迹等不同的方式实现人机交互操作。

在我国的外观设计专利中，该类申请大多采用单独提交产品载体视图作为正投影视图，再提交界面关键帧视图的方式进行保护。如图2所示的用于VR眼镜的图形用户界面，主视图中显示出了产品载体，界面视图中显示的是VR场景操作界面，简要说明中写明了“图中圆圈根据眼睛看到位置移动，移动过程会采集记录”这样的人机交互方式。

增强现实（AR）界面

能够展现三维场景的界面还包括一些应用增强现实技术的产品所显示的界面。增强现实技术是将虚拟的信息应用到真实世界，使得真实的环境和虚拟的物体叠加到同一个画面或空间。典型的应用增强现实技术的产品是HUD（Head Up Display）抬头显示器，又叫平视显示系统，其能够使驾驶员不必低头就看清信息。车载抬头显示器的图形用户界面与传统界面有很大的不同，界面中显示的内容与驾驶者车前视景中的“实景”路况相结合，从而以更直观的视角实现路线导航驾驶等功能。

增强现实界面的设计重点通常在于信息展示区域的设计，与传统界面相比，该类界面中的设计元素往往较为简单，但需要与现实中的三维场景相融合才能完整、清楚地展示出界面的人机交互过程。如图3所示的可以应用于抬头显示器的显示屏幕面板的图形用户界面，主视图中仅显示出了界面中交互元素的设计内容，而使用状态参考图中显示出了与实景道路空间相结合的界面实际显示状态。

3D软件界面

3D软件界面通常出现在一些采用3D交互方式的软件中。3D交互技术是为了克服传统2D交互技术的限制而发展起来的，其目的是借助三维交互环境，将在现实世界中人与环境交互作用的经验尽可能直接移植到人机环境中，并在人机环境中获得与在现实世界中交互相同或类似的真实三维感受，消除人被动地去适应系统界面所带来的认知负担。

3D软件界面会让用户在3D场景中进行人机交互操作，该类界面的操作过程通常较为复杂，往往需要在多个不同三维场景中进行操作才能实现相应的软件功能，因此，其需要用多幅不同角度、不同场景的关键帧视图来表达界面的变化过程。如图4所示的应用于电脑的图形用户界面，是一款虚拟仿真实验系统的操作界面，用户可以通过使用鼠标在相应场景中进行各种操作。

外观设计专利保护难点问题

对于图形用户界面的设计创新，采用外观设计专利进行保护是较为直接有效的保护方式。我国《专利法》第四次修改后于2021年6月1日起正式实施，其中修改了外观设计的定义，增加了局部外观设计保护。引入局部外观保护制度可以进一步弱化产品载体对图形用户界面的限制，使界面设计本身获得更加充分的保护。但是对于较为特殊的三维场景图形用户界面，提交外观设计专利申请请求保护设计创新的过程中，仍存在一些需要格外注意的难点问题。

三维场景的清楚表达

《专利法》第二十七条第二款规定：“申请人提交的有关图片或者照片应当清楚地显示要求专利保护的产品的外观设计。”清楚表达产品外观设计是获得外观设计专利授权的必要条件，也是确定外观设计专利保护范围的基本要求。对于设计要点仅在于图形用户界面的外观设计专利申请，应当至少提交一幅包含该图形用户界面的显示屏幕面板的正投影视图。而三维场景图形用户界面由于涉及到界面中设计元素在空间中的彼此位置关系和三维形状的清楚表达，仅提交一幅单一角度的视图往往并不能清楚、完整地显示出三维空间设计的主要内容。与传统的二维界面相比，如何提交视图才能满足清楚表达的要求，是三维场景图形用户界面外观设计专利申请中的难点问题。例如图5所示的带虚拟展厅的图形用户界面，主视图为初始界面，在键盘按下W、A、S、D，可以实现在三维虚拟展厅中的位置移动，通过点击界面中的按钮可以实现全息展台展示变化。作为一个三维场景的虚拟展厅，该三维空间的整体布局、四周墙壁上的图案设计和中央的全息展台都是实现界面虚拟展厅功能的必要设计元素。申请人如果仅提交了单一角度的视图，则无法清楚完整地表达四周墙壁上的设计和中部的圆形展台，从而可能因为不满足清楚表达的要求而无法获得外观设计专利授权。

清楚地表达界面中三维空间的要求，并不意味着所有的设计细节都必须表达清楚。应将界面中的三维空间看作一个整体，只要将整体的各构件之间的空间、位置关系表达清楚即可，不应要求对每个内部构件均进行完整表达。如图6所示的带有浏览虚拟装配空间图形用户界面的电脑，界面的用途是用于浏览虚拟机械装配空间。如果通过提交多张转换不同角度的变化状态图，已经清楚地表达了空间内部布局和各装配桌之间的位置关系，则不再需要申请人完整显示出桌上装配工具的具体形状。

动态变化过程的保护方式

对于三维场景图形用户界面来说，其动态交互过程的设计往往是整个图形用户界面中的重要内容。在三维空间中进行人机交互，界面的变化过程往往比二维界面更为复杂多样。外观设计专利申请中图形用户界面为动态图案的，申请人应当至少提交一个状态的图形用户界面所涉及面的正投影视图作为主视图；对于其余状态，则可仅提交图形用户界面关键帧的视图作为变化状态图，所提交的视图应能唯一确定动态图案中动画完整的变化过程。因此，如何合理选取关键帧视图，通过多个关键帧展示出完整的人机交互动态变化过程，也是在提交三维场景图形用户界面外观设计专利申请中需要重点关注的问题之一。

例如，图7所示的应用于智能眼镜的动态虚拟现实图形用户界面，该图形用户界面为虚拟现实设备中的现场直播间的入口界面，展示了登录虚拟直播间的过场动画效果。动态变化过程除了空间内设计元素的旋转、抖动之外，还包括围绕着“Live house”字样的三角形隧道以及气泡漂浮标签等按照界面变化状态图1-4的顺序依次变化。虽然外观设计专利申请中通过关键帧视图并结合简要说明中的文字说明，可以大致了解界面变化过程，但是三角形隧道的色彩更替渐变效果和配合旋转逐渐放大的效果，并不能在视图中直观地显示出来。同时，变化过程的快慢呈现出的不同的视觉效果，也无法在视图中体现。仅提交如图中所示的关键帧视图，并不能使界面的动态变化效果得到充分保护。

视图中设计元素的选择

外观设计专利权的保护范围以表示在图片或者照片中的该产品的外观设计为准，因此，视图中表达的设计元素对于外观设计专利权的保护范围会产生直接的影响。三维场景图形用户界面设计通常较为复杂，其中除图标、按钮、对话框等一些常规的界面设计元素外，还可能包含有三维空间中的具有立体形状的背景元素。但是，如果界面三维空间中的设计元素仅作为背景使用，与实现界面功能并没有直接关系，或者是空间整体设计内容可以任意替换，相当于内容画面，并不属于界面设计的一部分，那么在外观设计专利申请的基本视图中保留这些内容，则可能会影响外观设计的清楚表达，也会对外观设计专利权保护范围造成不当的影响。因此，如何选择外观设计专利申请视图中保留的设计元素，也是三维场景图形用户界面外观设计专利保护中需要仔细考虑的问题。

例如，图8所示的带家居建材3D样板间界面的查询机，主视图显示登录界面，界面状态变化图显示的是参数设置界面。结合简要说明可知，该申请界面变化状态图中所显示的三维空间仅作为背景展示，通过输入界面参数可以实现调整装饰材料的功能，其设计创新主要在于对话框整体布局以及按钮、图标等设计，其空间内部的物品及布局并不是界面主要保护的设计创新内容。同时，结合主视图也可以看出，界面变化状态图中的样板间空间设计也是可替换的。因此，在主视图和界面变化状态图中过多保留上述空间设计内容，会对保护范围造成不当的影响，也可能影响视图的清楚表达。

外观设计专利申请策略

图形用户界面充当着人机交互的信息交流平台，是影响用户体验的最直观、最重要的因素。操作方便、交互友好、简洁美观的界面，已成为当今智能化产品最具竞争力的一个部分，也是企业研发最重视的核心内容之一。尤其是在虚拟现实、增强现实等新兴技术领域，图形用户界面的作用日益凸显，界面设计创新获得充分保护的需求也越发强烈。对于相关领域的创新主体而言，在外观设计专利申请过程中，针对三维空间图形用户界面的特殊性，采用合理有效的专利申请策略是很有必要的。结合上文的分析，笔者认为可以采用如下的具体做法。

其一，如果界面中的三维空间布局或者空间内主要构成元素和实现界面功能有直接关联，则需要完整、清楚地表达三维场景界面空间设计。应提交多角度、多维度展示三维场景的关键帧视图，视图展示的观察角度应该全面覆盖包含设计元素的空间。此外，也可参考电梯轿厢视图的提交方式，提交空间内部的正投影视图和类似鸟瞰图的展示空间全景的立体图，从而更清楚地显示整个三维空间的设计，如采用图9所示的VR眼镜的图形用户界面的视图提交方式。

其二，如果界面中的三维空间仅是作为背景使用，与实现界面功能并没有直接关系，或者是空间整体设计可以任意替换，相当于内容画面，则不应当请求保护该部分设计内容，仅在参考图中表达即可。

其三，目前，我国已经引入了局部外观设计制度，对于三维场景界面中的空间设计元素仅是作为背景使用的情况，应尽量采用局部设计的方式提交申请视图，将作为背景的三维空间中的设计内容用虚线表示，请求保护的主要设计内容用实线表示。例如，采用如图10所示的增强现实图形用户界面的视图提交方式进行申请，将界面中并不要求保护的三维场景部分用虚线表达。虚线部分虽然并不属于外观设计专利的保护范围，但是结合虚线部分的背景环境，更好地显示出了请求保护的实线部分设计内容在整体空间中的位置、占比和动态效果。

其四，对于三维场景图形用户界面来说，其在三维空间中的交互情景设计往往是整个图形用户界面中的重要内容。因此，申请人应尽量采用连续变化的动态图形用户界面或者不同场景的多级图形用户界面的方式提交外观设计专利申请，通过多个关键帧视图展示出整个情景交互过程，以便更好地显示出三维场景下的人机交互过程，也更有利于图形用户界面的整体清楚表达。但是，单纯提交关键帧视图往往也并不能清楚地显示出某些涉及速度变化、时间变化等因素的复杂动态变化过程。未来如果我国专利制度进一步修改完善，允许提交视频类文件或者3D模型类文件作为外观设计专利的申请文件，申请人可以主动提交该类文件，以便更清楚、完整地保护三维场景图形用户界面的空间设计和动态变化过程。

参考文献

[1] 白雪飞，赵文深，崔岩松，杨琪.基于现代智能实验室的三维场景用户界面设计[J].软件，2013.（7）：41-45.

[2] 于连杰.图形用户界面设计及发展趋势[J]. 美术教育研究，2010（7）：78-77.

[3] 李宗辉.论人工智能时代图形用户界面的外观设计专利保护[J]. 电子知识产权，2020（6）：37-47.