Meta AR/VR专利介绍用于头显光学元件的散热方法
散热方法
（映维网Nweon 2024年02月19日）对于AR/VR头显，较慢的散热可能导致可用亮度降低和较差的视觉体验。所以，热量管理/散热是一个重要的环节。对于头戴式设备来说，在不过度降低用户体验的情况下保持高效运行是一项具有挑战性的任务。
在名为“Apparatus, systems, and methods for heat transfer in optical devices”的专利申请中，Meta就介绍了一种用于头显光学元件的散热方法。
这家公司指出，发明所述的系统可以使用诸如波导和/或透镜之类的光学元件来传导和散热，而相关光学元件的表面积比热源和设备框架之间的表面积要大得多，所以可以更快地散热。
另外，过去的光学元件主要采用玻璃或其他隔热材料，它们不能用于散热。相反，Meta提出的系统可以使用碳化硅和其他类似材料，因为它们既能够导热又具有光学透明性，从而能够在透镜、波导和/或其他光学元件之间散热。
图2是具有通过连接器208连接到光学元件204的热源206的示例性光学器件202。在一个实施例中，光学设备202可以是一副AR眼镜，它包括设计为佩戴在用户头上的框架210，并容纳热源206、光学元件204和连接器208。
可以看到，由于透镜与装置的其他元件相比具有较大的表面积，所以透镜可作为热源206的有效散热手段。
在一个实施例中，发明所述的系统可进一步促进热量从热源向外部环境的移动。例如，图3示出作为热源并通过包括导热带308的一组导热带连接到透镜304的芯片306。
导热带308通常代表由导热材料制成的任何柔性连接器，包括但不限于铜，铝，石墨纤维，碳纤维和/或石墨烯。
在一个示例中，芯片306可以产生热302，然后通过一组导热带传播并进入透镜304，透镜304可以由导热材料制成，例如专门设计的导电塑料、光学透明陶瓷和/或光学透明宝石层。
由于导热带的定位和热能的自然运动，热量302会分布在透镜304的表面，然后会消散到空气中，从而减少存储在光学装置内的整体热量。
在一个实施例中，发明描述的系统可以使用导电泡沫将产生热量的显示屏和任何其他类型的热源连接到散热的透镜或任何其他类型的光学元件。
如图4所示，透镜402可以通过一个或多个导电泡沫406实例连接到屏幕404。在一个实施例中，导电泡沫406可以是聚乙烯和/或聚氨酯泡沫，填充碳和/或包裹有热导体。
在一个实施例中，导电泡沫406可以包括低密度开孔泡沫，而在其他实施例中，导电泡沫406可以包括高密度闭孔泡沫。
可以定位导电泡沫406，以便在透镜402产生均匀的热分布。另外，应用于光学元件的光学透明导热涂层可促进散热。
如图5所示，透镜504可以具有既导热又光学透明的涂层502。涂层502可以是导热膜，例如贴在非导热元件之上，比方说玻璃透镜和/或导热元件。
在一个实施例中，芯片506（例如SoC芯片或其他计算芯片）可以产生热量，然后热量通过导热带508传递到透镜504和/或直接传递到热涂层502。接下来，热涂层502可将热量散发到环境中。
在一个实施例中，光学器件中组件的布置可以从空气或其他气体中产生热导体。如图6所示，显示器606可以安装在光学器件中，使得在显示器606和波导602之间存在受控间隙608，而波导602将光波传送到透镜604。
受控间隙608可作为显示器606和波导602之间的热导体。在一个实施例中，受控间隙608可以充满导热气体，例如氢或氦，其在显示器606和波导602之间充当热导体。
在一个实施例中，波导602可以由诸如碳化硅的导热材料制成，并且可以散发由显示器606产生的热量。另外或可选地，波导602可以将热量传导到透镜604，而透镜604可以散热。
在一个实施例中，发明所述的系统可以包括多个热导体和/或热导体类型，以便最小化穿过光学元件的热梯度和有效地从热源传递热量。
如图7所示，产生热量的显示器706可以连接到透镜704，而透镜704通过导电泡沫702的多个实例和可充满导电气体的受控间隙708来散热。
在一个实施例中，具有多个热导体可以最小化穿过透镜704的热梯度，从而降低透镜704由于不同区域的不同热水平而变形的风险。
在一个实施例中，光学装置可以包括多个热源。在这种实施例中，多个热导体可将热源连接到一个或多个导热光学元件。
如图8所示，光学器件可以包括产生热量的芯片808和显示器806。导热带810可将芯片808连接到透镜804，而导电泡沫802可将显示器806连接到透镜804。尽管用从多个热源散热的单个光学元件来说明，但在其他实施例中，每个热源可以连接到不同的光学元件。
在一个实施例中，光学器件可以包括可以不是光学元件的附加散热片。如图9所示，热源906可以连接到光学元件902，例如AR头显的透镜。
光学元件902可以连接到额外的散热器904，例如AR头显框架的导热组件，从而使光学元件902能够将热量既散发到空气中又散发到散热器904中。可选地，散热器904可直接连接到热源906，而散热器904可以通过任何类型的热导体，如导热带和导电泡沫等。
在一个实施例中，光学设备可以是用于与AR和/或VR环境交互的头戴式显示器。如图10所示，用户1010可以佩戴头戴式显示器1002。
头戴式显示器1002可以具有框架1008，框架1008容纳透镜1004、屏幕1006和/或其他组件，并且设计为由诸如用户1010的用户佩戴。
在一个实施例中，屏幕1006可以是热源和/或透镜1004可以散热。用户1010可以长时间穿戴头戴式显示器1002，导致热量在头戴式显示器1002中积聚。
通过利用透镜1004散热屏幕1006产生的热量，发明所述的系统可以改善头戴式显示器1002的性能和寿命，而无需添加仅用于散热但在头戴式显示器1002内又没有其他用途的沉重组件。
如上所述，发明所述的系统和方法可以通过使用光学元件从设备内的热源散热来改善光学设备的功能。
例如，通过允许AR头显的屏幕在更长时间内以最大亮度运行。通过使用已经是设备一部分的光学元件而不是添加专门的冷却元件，所述系统可以有效地散热，而不会有意地增加设备的尺寸或质量，从而使诸如头戴式显示器之类的可穿戴设备对用户保持舒适。
相关专利：Meta Patent | Apparatus, systems, and methods for heat transfer in optical devices
名为“Apparatus, systems, and methods for heat transfer in optical devices”的Meta专利申请最初在2022年6月提交，并在日前由美国专利商标局公布。
需要注意的是，一般来说，美国专利申请接收审查后，自申请日或优先权日起18个月自动公布或根据申请人要求在申请日起18个月内进行公开。注意，专利申请公开不代表专利获批。在专利申请后，美国专利商标局需要进行实际审查，时间可能在1年至3年不等。
另外，这只是一份专利申请，不代表一定通过，同时不确定是否会实际商用及实际的应用效果。
