近日，世界智慧財產權組織公布了蘋果公司的一項專利申請，該專利與未來智能眼鏡的鏡臂設計有關。更具體地說，本實施例涉及電子眼鏡的熱能管理。這是蘋果公司自 2023 年 9 月 28 日以來的第 14 項智能眼鏡專利。
蘋果在其專利背景中指出，熱人體工程學對眼鏡電子產品（例如智能眼鏡）來說是一個挑戰。特別是，熱人體工程學是一個越來越大的挑戰，因為眼鏡電子產品的設計尺寸縮小了，這通常會使熱元件更接近用戶，可能會增加用戶的不適感。因此，需要改進以減少傳遞給用戶的熱量。此外，還需要改進以減少因內部溫度升高而導致的元件（如電池）老化。
智能眼鏡臂設計
蘋果的專利涉及可顯示 VR/AR 內容的智能眼鏡。在 AR 設備的情況下，光學眼鏡可以戴在用戶的頭上，以便光學鏡片和/或光學顯示器位於用戶眼前。在另一個示例中，VR 設備也可以戴在用戶的頭上，使得顯示屏位於用戶眼前。
在具體示例中，頭顯包括用於呈現可視化效果的顯示器、連接到顯示器的臂殼（或外殼）以及插入臂殼內的臂組件。臂外殼可以與用戶連接，以將顯示器固定到位（例如用戶眼前）。在一個示例中，臂殼從臂尖延伸到臂鉸鏈。臂尖可以位於用戶耳後。臂鉸鏈可以連接到顯示器鉸鏈，以便將臂殼旋轉連接到顯示器。
臂組件可以包括各種不同的組件，用於操作頭顯。臂組件的示例組件包括麥克風、揚聲器、電池、印刷電路板 （PCB）、片上系統等。懸掛臂組件的其他示例組件包括底盤和鉸鏈連接。如下所述，懸掛臂組件可以包括附加或替代組件（例如，散熱相關組件）。
頭顯運行會產生熱量。例如，當晶片上系統（SoC）執行操作以通過顯示器生成可視化時，臂外殼內的 SoC 架構可能會產生熱量。專利所公開的設備和裝置以預定的方式引導這種熱量。
例如，專利中的頭顯可將熱量引離用戶，至少在某些情況下可改善用戶體驗。事實上，傳統的電子眼鏡臂設計會將熱量傳遞到佩戴電子眼鏡的用戶的皮膚上（例如，用戶的太陽穴或耳朵周圍）。在計算密集型操作或傳統電子眼鏡的較長時間操作中，這種熱傳遞可能尤為嚴重。
相比之下，本專利的智能眼鏡顯示器可以通過可預測地將熱能從用戶引導到周圍環境來改善用戶體驗。
作為熱量方向的另一個示例，頭顯可以設計為將熱量從設備組件中引導出去。舉例來說，頭顯可以將熱量從臂外殼內的電池中帶走。
更詳細地說，由於暴露在更高的溫度水平下，系統中的電池壽命會隨著時間的推移而縮短。因此，頭顯可以通過減少電池受熱來延長智能眼鏡顯示器的電池壽命。通過這種方式，智能眼鏡顯示器可以延長電池和其他溫度敏感組件的使用壽命。
智能眼鏡顯示屏可以通過多種不同的方式導熱。在一些示例中，頭顯包括底盤、鉸鏈、氣隙、絕緣材料、熱界面材料、熱擴散材料、散熱器等中的一種或多種，以預定方式導熱。
在一些示例中，智能眼鏡顯示器的臂包括一個將 PCB 連接到臂鉸鏈的底盤，其中熱路徑從熱源出發，穿過 PCB、底盤、臂鉸鏈，並朝向周圍環境。此外，智能眼鏡顯示器的臂包括位於熱源和 PCB 上方的熱面材料和熱擴散材料。根據一些例子，熱路徑可以從熱源出發，通過熱界面材料、熱擴散材料、第一表面，並朝向周圍環境。
在一個或多個示例中，臂殼包括一個無縫的一體式外殼，該外殼限定了臂尖和臂鉸鏈之間的內部容積，其中臂鉸鏈將臂組件連接到顯示器。
此外，在一些示例中，臂殼體包括進入內部容積的裝配通道，其中裝配通道可以定位在靠近臂鉸鏈的位置。
在某些示例中，臂殼內的一部分散熱表面包括毗鄰臂組件的熱襯裡。在某些情況下，散熱襯裡會將熱量從臂組件吸走並流向散熱表面。
在熱流裝置的一個或多個示例中，至少一種熱界面材料或熱擴散器材料通過自然傳導或非力對流將熱能從熱源引向周圍環境。在具體實例中，熱流裝置還包括散熱表面，其中熱擴散材料包括襯在散熱表面的瀝青基碳纖維材料、石墨材料或銅材料中的至少一種。
在一些示例中，散熱表面橫跨臂尖和臂鉸鏈，其中熱擴散材料將熱源的熱負荷分散到散熱表面上。在某些示例中，熱流裝置還包括包括一條熱路徑，該路徑遠離熱源，穿過瀝青基碳纖維材料的纖維，到達散熱表面，朝向周圍環境。
如蘋果專利圖 2 所示，智能眼鏡顯示器 #100 產生熱量 #204。產生的熱量或熱能，可以作為智能眼鏡顯示器正常運行的一部分。儘管會產生這樣的熱量，智能眼鏡顯示器仍可以將熱量散發到周圍環境 #206 中。
在一個例子中，這種遠離頭部的定向散熱有助於改善用戶體驗。例如，智能眼鏡顯示屏可以通過臂（#104 和 #106）朝向周圍環境的外向表面 #208 散熱。這樣，智能眼鏡顯示屏可以減少通過面向頭部的手臂的內向表面 #210 散發的熱量。這種通過內向表面減少的散熱特別有用，因為向內的表面可以與用戶的頭部密切接觸或靠近。因此，頭顯 #100 可以減少用戶頭部不舒服的溫度水平。
蘋果專利圖 4 和圖 6 展示了一個智能眼鏡手臂示例的橫截面俯視圖，其細節在上文的圖形中有所介紹。
