苹果智能眼镜新专利：可通过眼镜臂设计改进设备散热

近日，世界知识产权组织公布了苹果公司的一项专利申请，该专利与未来智能眼镜的镜臂设计有关。更具体地说，本实施例涉及电子眼镜的热能管理。这是苹果公司自 2023 年 9 月 28 日以来的第 14 项智能眼镜专利。

苹果在其专利背景中指出，热人体工程学对眼镜电子产品（例如智能眼镜）来说是一个挑战。特别是，热人体工程学是一个越来越大的挑战，因为眼镜电子产品的设计尺寸缩小了，这通常会使热元件更接近用户，可能会增加用户的不适感。因此，需要改进以减少传递给用户的热量。此外，还需要改进以减少因内部温度升高而导致的元件（如电池）老化。

智能眼镜臂设计

苹果的专利涉及可显示 VR/AR 内容的智能眼镜。在 AR 设备的情况下，光学眼镜可以戴在用户的头上，以便光学镜片和/或光学显示器位于用户眼前。在另一个示例中，VR 设备也可以戴在用户的头上，使得显示屏位于用户眼前。

在具体示例中，头显包括用于呈现可视化效果的显示器、连接到显示器的臂壳（或外壳）以及插入臂壳内的臂组件。臂外壳可以与用户连接，以将显示器固定到位（例如用户眼前）。在一个示例中，臂壳从臂尖延伸到臂铰链。臂尖可以位于用户耳后。臂铰链可以连接到显示器铰链，以便将臂壳旋转连接到显示器。

臂组件可以包括各种不同的组件，用于操作头显。臂组件的示例组件包括麦克风、扬声器、电池、印刷电路板 （PCB）、片上系统等。悬挂臂组件的其他示例组件包括底盘和铰链连接。如下所述，悬挂臂组件可以包括附加或替代组件（例如，散热相关组件）。

头显运行会产生热量。例如，当芯片上系统（SoC）执行操作以通过显示器生成可视化时，臂外壳内的 SoC 架构可能会产生热量。专利所公开的设备和装置以预定的方式引导这种热量。

例如，专利中的头显可将热量引离用户，至少在某些情况下可改善用户体验。事实上，传统的电子眼镜臂设计会将热量传递到佩戴电子眼镜的用户的皮肤上（例如，用户的太阳穴或耳朵周围）。在计算密集型操作或传统电子眼镜的较长时间操作中，这种热传递可能尤为严重。

相比之下，本专利的智能眼镜显示器可以通过可预测地将热能从用户引导到周围环境来改善用户体验。

作为热量方向的另一个示例，头显可以设计为将热量从设备组件中引导出去。举例来说，头显可以将热量从臂外壳内的电池中带走。

更详细地说，由于暴露在更高的温度水平下，系统中的电池寿命会随着时间的推移而缩短。因此，头显可以通过减少电池受热来延长智能眼镜显示器的电池寿命。通过这种方式，智能眼镜显示器可以延长电池和其他温度敏感组件的使用寿命。

智能眼镜显示屏可以通过多种不同的方式导热。在一些示例中，头显包括底盘、铰链、气隙、绝缘材料、热界面材料、热扩散材料、散热器等中的一种或多种，以预定方式导热。

在一些示例中，智能眼镜显示器的臂包括一个将 PCB 连接到臂铰链的底盘，其中热路径从热源出发，穿过 PCB、底盘、臂铰链，并朝向周围环境。此外，智能眼镜显示器的臂包括位于热源和 PCB 上方的热面材料和热扩散材料。根据一些例子，热路径可以从热源出发，通过热界面材料、热扩散材料、第一表面，并朝向周围环境。

在一个或多个示例中，臂壳包括一个无缝的一体式外壳，该外壳限定了臂尖和臂铰链之间的内部容积，其中臂铰链将臂组件连接到显示器。

此外，在一些示例中，臂壳体包括进入内部容积的装配通道，其中装配通道可以定位在靠近臂铰链的位置。

在某些示例中，臂壳内的一部分散热表面包括毗邻臂组件的热衬里。在某些情况下，散热衬里会将热量从臂组件吸走并流向散热表面。

在热流装置的一个或多个示例中，至少一种热界面材料或热扩散器材料通过自然传导或非力对流将热能从热源引向周围环境。在具体实例中，热流装置还包括散热表面，其中热扩散材料包括衬在散热表面的沥青基碳纤维材料、石墨材料或铜材料中的至少一种。

在一些示例中，散热表面横跨臂尖和臂铰链，其中热扩散材料将热源的热负荷分散到散热表面上。在某些示例中，热流装置还包括包括一条热路径，该路径远离热源，穿过沥青基碳纤维材料的纤维，到达散热表面，朝向周围环境。

如苹果专利图 2 所示，智能眼镜显示器 #100 产生热量 #204。产生的热量或热能，可以作为智能眼镜显示器正常运行的一部分。尽管会产生这样的热量，智能眼镜显示器仍可以将热量散发到周围环境 #206 中。

在一个例子中，这种远离头部的定向散热有助于改善用户体验。例如，智能眼镜显示屏可以通过臂（#104 和 #106）朝向周围环境的外向表面 #208 散热。这样，智能眼镜显示屏可以减少通过面向头部的手臂的内向表面 #210 散发的热量。这种通过内向表面减少的散热特别有用，因为向内的表面可以与用户的头部密切接触或靠近。因此，头显 #100 可以减少用户头部不舒服的温度水平。

苹果专利图 4 和图 6 展示了一个智能眼镜手臂示例的横截面俯视图，其细节在上文的图形中有所介绍。