CN114730100A

CN114730100A - 眼戴设备的nfc通信和qi无线充电

Info

Publication number: CN114730100A
Application number: CN202080078515.7A
Authority: CN
Inventors: 沙欣·莫贝蒂; 乌格·奥尔根
Original assignee: Snape Co
Current assignee: Snape Co
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2022-07-08
Also published as: US20210143672A1; KR20220093213A; EP4058840A1; WO2021096672A1

Abstract

利用前端中的单线圈进行无线充电和无线双向通信的眼戴设备。单线圈形成单个紧凑天线，该天线用于近场数据通信(NFC)以及当眼戴设备与配有收发器的无线充电器紧密耦接时的无线充电。可使用Qi扩展功率分布图(EPP)来执行眼戴设备的无线充电和双向通信功能，EPP是由无线充电联盟开发的开放接口标准。

Description

眼戴设备的NFC通信和QI无线充电

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月12日提交的名称为“眼戴设备的NFC通信和QI无线充电”的美国临时专利申请62/934,146的优先权，其内容通过引用完全纳入本文。

技术领域

本主题涉及一种眼戴设备，例如智能眼镜和透视显示器。

背景技术

当今可用的便携式眼戴设备，例如智能眼镜、头戴设备和头套，集成了诸如处理器、摄像头和透视显示器的电子设备。所述眼戴设备集成了为电子设备供电的电源。有必要定期给电源充电。

附图说明

附图仅以示例的方式而不是以限制的方式说明一种或多种实施方式。在附图中，相同的参考数字表示相同或相似的元素。

图1A是眼戴设备示例硬件配置的侧视图，其示出了配有图像显示器的右侧光学组件，其根据检测到的用户头部或眼睛移动情况，对呈现在图像显示器上的用户界面应用视野调节；

图1B是图1A所示眼戴设备镜腿的俯视横剖面图，显示的是可见光摄像头、用于跟踪眼戴设备的用户头部运动的头部运动跟踪器和电路板；

图2A是眼戴设备的示例硬件配置后视图，其包括镜架上的眼睛扫描仪，供系统使用，以识别眼戴设备用户；

图2B是另一台眼戴设备的示例硬件配置后视图，其包括镜腿上的眼睛扫描仪，供系统使用，以识别眼戴设备用户；

图2C和2D是眼戴设备的示例硬件配置后视图，包括两种不同类型的图像显示器。

图3示出了图2A所示眼戴设备的后透视图，所示为红外发射器、红外摄像头、镜架前部、镜架后部和电路板；

图4是穿过图3所示眼戴设备的红外发射器和镜架截取的横剖面图；

图5示出的是眼睛注视方向检测；

图6示出的是眼睛位置检测；

图7所示为由左侧可见光摄像头捕捉的可见光，作为左侧原始图像，和由右侧可见光摄像头捕捉的可见光，作为右侧原始图像；

图8A示出了眼戴设备通信和充电模块，其用于从无线充电器接收无线功率，并且还使用单线圈在眼戴设备通信和充电模块与无线充电器之间实现数据双向通信；

图8B示出了眼戴设备通信和充电模块的另一示例，其中，单线圈经过中心抽头处理，以传输双向数据；

图9示出的是眼戴设备的电子组件框图；以及

图10是采用单线圈的无线充电和双向数据通信装置的操作流程图。

具体实施方式

利用眼戴设备前端中的单线圈进行无线充电和无线双向通信的眼戴设备。单线圈形成单个紧凑天线，该天线用于近场数据通信(NFC)以及当眼戴设备与配有收发器的无线充电器紧密耦接时用于无线充电。可使用Qi扩展功率分布图(EPP)来执行眼戴设备的无线充电和双向通信功能，EPP是由无线充电联盟开发的开放接口标准。单线圈配置为交换包括认证在内的数据。

下文的说明将部分阐述示例的其他目的、优点和新颖特征。该等其他目的、优点和新颖特征对于查阅下文和附图后的本领域的技术人员来说显而易见，或者可以通过制作或操作示例来了解。本主题的目的和优点可以通过所附权利要求书中特别指出的方法、手段和组合来实现和获得。

下文的具体实施方式通过示例阐述大量具体细节，以便对相关教学内容有透彻的理解。然而，对于本领域的技术人员来说应当显而易见的是，无需该等细节也可以实践本教学内容。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本教学内容的各个方面，故在相对较高的层面上描述了公知的方法、过程、组件和电路，而未详细描述。

本文使用的术语“耦接”指任何逻辑、光学、物理或电气连接、链路等，一个系统元件产生或提供的信号或光由此传递给另一个耦接元件。除非另有说明，否则耦接元件或设备不一定彼此直接连接，并且可以由可以修改、操纵或携带光或信号的中间组件、元件或通讯介质分离。

任何附图中所示的眼戴设备、相关组件和结合有眼睛扫描仪和摄像头的任何成套设备的方位仅作为示例，用于说明和讨论的目的。在特定可变光学处理应用的操作中，可将眼戴设备定向在适合于眼戴设备特定应用的任何其他方向上，例如上、下、侧向或任何其他方向。此外，就本文所用的范围而言，任何方向术语，例如前、后、向内、向外、朝向、左、右、侧向、纵向、上、下、高、低、顶、底和侧，仅作为示例使用，并不限制如本文所述配置的任何光学器件或光学器件组件的方向或朝向。

现详细参照附图中示出并在下文讨论的示例。

图1A为眼戴设备100的示例硬件配置侧视图，其包括配有图像显示器180D的右侧光学组件180B(图2A)。眼戴设备100包括组成立体摄像头的多个可见光摄像头114A-B(图7)，其中右侧可见光摄像头114B位于右镜腿110B上。

左侧和右侧可见光摄像头114A-B配有对可见光范围波长敏感的图像传感器。每个可见光摄像头114A-B具有不同的朝向前方的覆盖角度，例如，可见光摄像头114B具有所示的覆盖角度111B。覆盖角度是可见光摄像头114A-B的图像传感器拾取电磁辐射并生成图像的角度范围。此类可见光摄像头114A-B的示例包括高分辨率互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和视频图形阵列(VGA)摄像头，例如640p(例如，640×480像素，总共0.3兆像素)、720p或1080p。来自可见光摄像头114A-B的图像传感器数据与地理位置数据一起被捕获，通过图像处理器数字化，然后存储在存储器中。

为呈现立体视觉，可见光摄像头114A-B可与图像处理器(图9所示元件912)耦接，随着捕捉场景图像的时间戳来进行数字处理。图像处理器912包括用于接收来自可见光摄像头114A-B的信号并将来自可见光摄像头114A-B的信号处理成适于存储在存储器中的格式的电路(图9中的元件934)。可以由图像处理器912或控制可见光摄像头114A-B运行的其他处理器来添加时间戳。可见光摄像头114A-B使立体摄像头可模拟人类双目视觉。立体摄像头具备根据分别来自可见光摄像头114A-B的具有相同时间戳的两个捕获图像(图7的元件758A-B)来再现三维图像(图7中的元件715)的能力。此类三维图像715提供了(例如)虚拟现实或视频游戏中身临其境的逼真体验。对于立体视觉，在给定时刻生成图像对758A-B，左侧和右侧可见光摄像头114A-B各对应一个图像。当将从左侧和右侧可见光摄像头114A-B的面朝前方的覆盖角111A-B生成的图像对758A-B拼接在一起时(例如，通过图像处理器912)，光学组件180A-B可提供深度感知。

在一示例中，用户界面视野调节系统包括眼戴设备100。眼戴设备100包括镜架105、从镜架105的右侧面170B伸出的右镜腿110B、以及配有光学组件180B以向用户呈现图形用户界面的透视图像显示器180D(图2A-B)。眼戴设备100包括连接到镜架105或左镜腿110A的左侧可见光摄像头114A，用于捕捉场景的首个图像。眼戴设备100还包括连接到镜架105或右镜腿110B的右侧可见光摄像头114B，用于(例如，与左侧可见光摄像头114A同时)捕捉与首个图像部分重叠的场景的第二个图像。虽然在图1A-B中未示出，但是用户界面视野调节系统还包括耦接到眼戴设备100并连接到可见光摄像头114A-B的处理器932、处理器932可访问的存储器934以及存储器934中的编程，如眼戴设备100本身或用户界面视野调节系统的另一部分所示。

虽然在图1A中未示出，但眼戴设备100还包括头部运动跟踪器(图1B中的元件109)或眼球运动跟踪器(图2A-B中的元件213)。眼戴设备100还包括用于呈现一系列显示图像的光学组件180A-B的透视图像显示器180C-D，以及耦接到光学组件180A-B的透视图像显示器180C-D以控制光学组件180A-B的图像显示器180C-D呈现一系列显示图像715的图像显示驱动器(图9中的元件942)，将在下面就此进一步详述。眼戴设备100还包括存储器934和能够访问图像显示驱动器942和存储器934的处理器932。眼戴设备100还包括存储器中的程序(图9中的元件934)。处理器932执行程序，将眼戴设备100配置为执行功能，包括通过透视图像显示器180C-D呈现显示图像序列的初始显示图像的功能，初始显示图像具有对应于初始头部方向或初始眼睛注视方向的初始视野(图5中的元件230)。

通过处理器932执行程序还可将眼戴设备100配置为通过以下方式检测眼戴设备用户的运动：(i)经由头部运动跟踪器(图1B中的元件109)跟踪用户头部运动，或(ii)经由眼球运动跟踪器(图5的2A-B中的元件113、213)跟踪眼戴设备100的用户的眼睛运动。通过处理器932执行程序还可将眼戴设备100配置为基于检测到的用户运动来确定对初始显示图像的初始视野的视野调节。视野调节包括对应于连续头部方向或连续眼睛方向的连续视野。通过处理器932执行程序可进一步将眼戴设备100配置为基于视野调节生成显示图像序列的连续显示图像。通过处理器932执行程序可进一步将眼戴设备100配置为通过光学组件180A-B的透视图像显示器180C-D呈现连续显示图像。

图1B是图1A中眼戴设备100镜腿的俯视横剖面图，所示为右侧可见光摄像头114B、头部运动跟踪器109和电路板。左侧可见光摄像头114A的配置和安装位置基本上与右侧可见光摄像头114B相似，不同点仅在于其连接和耦接在左侧面170A上。如图所示，眼戴设备100包括右侧可见光摄像头114B和电路板，该电路板可采用柔性印刷电路板(PCB)140。右铰链126B将右镜腿110B与眼戴设备100的右镜腿125B连接。在一些示例中，右侧可见光摄像头114B、柔性印制电路板140或其他电气接头或触点的组件可位于右镜腿125B或右铰链126B上。

如图所示，眼戴设备100配有头部运动跟踪器109，其包括，例如，惯性测量单元(IMU)。惯性测量单元是一种电子设备，其使用加速度计和陀螺仪，有时也结合使用磁力计，来测量和报告身体的比力、角速度，有时还包括身体周围的磁场。惯性测量单元的工作原理是使用一个或多个加速度计检测线性加速度，使用一个或多个陀螺仪检测旋转速率。惯性测量单元的典型配置为：三个轴，每个轴配有一个加速度计、陀螺仪和磁力计：用于左右移动(X)的水平轴、用于上下移动的垂直轴(Y)、用于上下移动(Z)的深度或距离轴。加速度计检测重力矢量。磁力计定义磁场中的旋转(例如，面向南、北等)，其作用类似于生成航向参考值的罗盘。三个加速度计用于检测沿上述定义的水平、垂直和深度轴的加速度，可相对于地面、眼戴设备100或佩戴眼戴设备100的用户对其进行定义。

眼戴设备100通过经由头部运动跟踪器109跟踪用户头部运动来检测眼戴设备100用户的运动。头部移动包括在图像显示器上呈现初始显示图像期间，沿水平轴、垂直轴或其组合的头部方向相对于初始头部方向的变化。在一示例中，经由头部运动跟踪器109跟踪用户头部运动包括经由惯性测量单元109测量沿水平轴(例如，X轴)、垂直轴(例如，Y轴)或其组合(例如，横向或对角运动)的初始头部方向。经由头部运动跟踪器109跟踪用户头部运动还包括在呈现初始显示图像期间经由惯性测量单元109测量沿水平轴、垂直轴或其组合的连续头部方向。

经由头部运动跟踪器109跟踪用户头部运动还包括根据初始头部方向和后续头部方向来确定头部方向的变化。检测眼戴设备100的用户运动还包括对经由头部运动跟踪器109跟踪用户头部运动作出响应，确定头部方向的变化超过沿水平轴、垂直轴或其组合的偏离角度阈值。偏离角度阈值介于约3°到10°之间。如本文的用法所示，术语“约”在指角度时表示所述量的±10％。

沿着水平轴的变化通过例如隐藏、取消隐藏或以其他方式调整三维对象的可见性，将诸如字符、位图、应用图标等三维对象滑入和滑出视野。例如，在一示例中，当沿垂直轴的变化用户向上看时，显示天气信息、一天中的时间、日期、日历预约等。在另一示例中，当用户沿垂直轴向下看时，眼戴设备100可关闭。

右镜腿110B包括镜腿本体211和一个镜腿帽，图1B所示的横剖面中省略了镜腿帽。右镜腿110B内部布置有各种互连的电路板，例如印制电路板或柔性印制电路板，其包括用于右侧可见光摄像头114B、麦克风130、扬声器132、低功耗无线电路(例如，用于经由Bluetooth^TM的无线短程网络通信)、高速无线电路(例如，用于经由WiFi的无线局域网通信)的控制器电路。

右侧可见光摄像头114B耦接到或设置在柔性印制电路板240上，并被可见光摄像头盖透镜覆盖，该可见光摄像头盖透镜通过在右镜腿110B中形成的开口进行对焦。在一些示例中，与右镜腿110B连接的镜架105包含用于可见光摄像头盖透镜的开口。镜架105包括面向前方的侧面，该侧面配置确保其朝外面向远离用户的眼睛。可见光摄像头盖透镜开口在前向侧上形成并穿过前向侧。在该示例中，右侧可见光摄像头114B与眼戴设备100用户的右眼视线或视角形成向外的覆盖角111B。可见光摄像头盖透镜也可粘附到右镜腿110B面向外侧的表面，其中，面向外侧但沿不同的朝外方向的覆盖角组成一个开口。也可采用经由中间部件的间接耦接。

左侧(第一)可见光摄像头114A与左侧光学组件180A的左透视图像显示器180C连接，以生成首个连续显示图像的首个背景场景。右侧(第二)可见光摄像头114B与右侧光学组件180B的右透视图像显示器180D连接，以生成第二连续显示图像的第二背景场景。首个背景场景和第二背景场景部分重叠，以呈现连续显示图像的三维可观察区域。

柔性印制电路板140设置在右镜腿110B内，并与布置在右镜腿110B中的一个或多个其他部件耦接。尽管图中所示其形成在右镜腿110B的电路板上，但右侧可见光摄像头114B也可形成在左镜腿110A、镜腿125A-B或镜架105的电路板上。

图2A是眼戴设备100的示例硬件配置后视图，眼戴设备100包括镜架105上的眼睛扫描仪113，供用于确定眼戴设备100佩戴者/用户眼睛位置和注视方向的系统使用。如图2A所示，眼戴设备100可配置为供用户佩戴的形式，在图2A的示例中为眼镜。眼戴设备100可采取其他形式，并且可结合其他类型的镜架，例如，头套、头戴式耳机或头盔。

在眼镜示例中，眼戴设备100包括镜架105，该镜架105包括右镜框107B和左镜框107A，右镜框107B通过适配用户鼻部的鼻梁架106与左镜框107A连接。左右镜框107A-B各配有开孔175A-B，其用于固定各自的光学元件180A-B，例如透镜和透视显示器180C-D。如本文的用法所示，术语“透镜”指的是覆盖透明或半透明的玻璃或塑料片，其具有可使光会聚/发散或使极少或无光聚/发散的弯曲和扁平表面。

尽管显示为具有两个光学元件180A-B，但是根据眼戴设备100的应用或预期用户，眼戴设备100可包括其他布置，例如单个光学元件。如进一步所示，眼戴设备100配有紧邻镜架105左侧面170A的左镜腿110A和紧邻镜架105右侧面170B的右镜腿110B。可在相应的170A-B侧上镜架105内集成镜腿110A-B(如图所示)，或者实现为附接到相应170A-B侧上镜架105的单独部件。此外，还可在附接到镜架105的镜腿(未示出)内集成镜腿110A-B。

在图2A的示例中，眼睛扫描仪113包括红外发射器115和红外摄像头120。可见光摄像头通常包括蓝光滤光器，用于阻挡红外光检测，在一个示例中，红外摄像头120为可见光摄像头，如移除了蓝光滤波器的低分辨率视频图形阵列(VGA)摄像头(例如，640×480像素，总共0.3兆像素)。红外发射器115和红外摄像头120共同设置在镜架105上，例如，二者都(如图所示)与左镜框107A的上部连接。镜架105或一个或多个左右镜腿110A-B包括电路板(未示出)，其包括红外发射器115和红外摄像头120。例如，红外发射器115和红外摄像头120可通过焊接连接到电路板上。

可实施红外发射器115和红外摄像头120的其他布置形式，包括：红外发射器115和红外摄像头120都可布置在右镜框107B上，或者在镜架105上的不同位置，例如，红外发射器115布置在左镜框107A上，红外摄像头120布置在在右镜框107B上。在另一示例中，红外发射器115布置在镜架105上，红外摄像头120则布置在镜腿110A-B之一上，反之亦然。红外发射器115基本上可与镜架105、左镜腿110A或右镜腿110B上的任何地方连接，用于发射红外光图案。类似地，红外摄像头120基本上可与镜架105、左镜腿110A或右镜腿110B上的任何地方连接，用于捕捉红外光发射图案中的至少一个反射变化。

红外发射器115和红外摄像头120布置为向内面向用户的眼睛，具有眼睛的部分或全部视野，可识别相应的眼睛位置和注视方向。例如，红外发射器115和红外摄像头120直接布置在眼睛前方，在镜架105的上部或在镜架105两端的镜腿110A-B中。

图2B是另一眼戴设备200的示例硬件配置后视图。在该示例配置中，眼戴设备200被纳入位于右镜腿210B上的眼睛扫描仪213内。如图所示，红外发射器215和红外摄像头220共同布置在右镜腿210B上。应了解的是，眼睛扫描仪213或眼睛扫描仪213的一个或多个组件可布置在眼戴设备200的左镜腿210A和其他位置，例如镜架105。红外发射器215和红外摄像头220与图2A中所示相似，但可改变眼睛扫描仪213，以对不同的光波长敏感，如先前在图2A中所述。

与图2A相似，眼戴设备200包括镜架105，镜架105包括通过鼻梁架106连接到右镜框107B的左镜框107A，并且左右镜框107A-B各具有相应的开孔，这些开孔可用于固定其各自构成透视显示器180C-D的光学元件180A-B。

图2C-D是眼戴设备100示例硬件配置的后视图，包括两种不同类型的透视图像显示器180C-D。在一示例中，光学组件180A-B的这些透视图像显示器180C-D包括集成图像显示器。如图2C所示，光学组件180A-B包括任何合适类型的合适显示矩阵180C-D，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、波导显示器或任何其他此类显示器。光学组件180A-B还包括一个或多个光学层176，光学层176可包括透镜、光学涂层、棱镜、反射镜、波导管、光带以及任何组合的其他光学部件。光学层176A-N可包括一个棱镜，此类棱镜具有合适的尺寸和配置，并且配有用于从显示矩阵接收光的第一表面和用于向用户的眼睛发射光的第二表面。光学层176A-N的棱镜沿位于左和右镜框107A-B中相应开孔175A-B的全部或至少一部分伸出，从而当用户的眼睛透过相应的左右镜框107A-B观看时，允许用户看到棱镜的第二表面。光学层176A-N的棱镜的第一表面布置为沿镜架105面朝上方，且显示矩阵覆盖该棱镜，确保从显示矩阵发射的光子和光照射到第一表面。棱镜的尺寸和形状可确保光在棱镜内被折射，并被光学层176A-N的棱镜的第二表面导向用户的眼睛。在这一方面，光学层176A-N的棱镜的第二表面可凸起，以将光导向眼睛的中心。棱镜的尺寸和形状可(可选)设置成用于放大从透视图像显示器180C-D投影的图像，光穿过棱镜，使得从第二表面观看的图像在一个或多个维度上比从透视图像显示器180C-D发射的图像更大。

在另一示例中，光学组件180A-B的透视图像显示器180C-D包括如图2D所示的投影图像显示器。光学组件180A-B包括激光投影仪150，其为使用扫描镜或检流计的三色激光投影仪。在操作期间，诸如激光投影仪150的光源设置在眼戴设备100其中一个镜腿125A-B内或其上。光学组件180A-B包括一个或多个光学带155A-N，这些光学带沿光学组件180A-B的透镜宽度或沿透镜的前表面和后表面之间的透镜深度间隔布置。

当从激光投影仪150投射的光子穿过光学组件180A-B的透镜时，光子遇到光带155A-N。当特定的光子遇到特定的光带时，光子或者被重定向到用户的眼睛，或者传递到下一个光带。可通过组合激光投影仪150调制和光带调制，来控制特定的光子或光束。在一示例中，处理器通过启动机械、声学或电磁信号来控制光带155A-N。尽管如图所示为配有两个光学组件180A-B，但是眼戴设备100也可采用其他布置，例如单个或三个光学组件，或可根据眼戴设备100的应用或预期用户的具体情况，采用不同的光学组件180A-B布置。

如图2C-D进一步所示，眼戴设备100配有紧邻镜架105左侧面170A的左镜腿110A和紧邻镜架105右侧面170B的右镜腿110B。可在相应的170A-B横侧上镜架105内集成镜腿110A-B(如图所示)，或者实现为附接到相应侧面170A-B上镜架105的单独部件。此外，还可在附接到镜架105的镜腿125A-B内集成镜腿110A-B。

在一示例中，透视图像显示器包括第一透视图像显示器180C和第二透视图像显示器180D。眼戴设备100包括分别用于固定第一和第二光学组件180A-B的第一和第二开孔175A-B。第一光学组件180A包括第一透视图像显示器180C(例如，图2C所示显示矩阵或光带155A-N’和投影仪150A)。第二光学组件180B包括第二透视图像显示器180D(例如，图2C所示显示矩阵或光带155A-N”和投影仪150B)。连续显示图像的连续视野包括沿水平、垂直或对角测得的约15°至30°之间的视角，例如24°。具有连续视野的连续显示图像表示通过将呈现在第一和第二图像显示器上的两个显示图像拼接在一起而可见的组合三维可观察区域。

如本文所示用法，“视角”描述的是与分别呈现在光学组件180A-B的左右图像显示器180C-D中的显示图像相关联的视野角度范围。“覆盖角度”描述的是可见光摄像头114A-B或红外摄像头220的透镜可成像的角度范围。通常，镜头产生的像圈尺寸足以完全覆盖胶片或传感器，可能包括一些渐晕(即，与图像中心相比，图像的亮度或饱和度向外围降低)。如果镜头的覆盖角度未充满传感器，则像圈将是可见的，通常朝边缘有强渐晕，且有效视角受覆盖角度限制。“视野”指的是眼戴设备100的用户可通过其眼睛经由呈现在光学组件180A-B的左右图像显示器180C-D上的显示图像看到的可观察区域的视野。光学组件180A-B的图像显示器180C可具有覆盖角15°到30°之间，例如24°，的视野，并且具有480×480像素的分辨率。

图3示出了图2A所示眼戴设备的后透视图。眼戴设备100配有红外发射器215、红外摄像头220、镜架前部330、镜架后部335和电路板340。从图3中可以看出，眼戴设备100镜架上左镜框的上部包括镜架前部330和镜架后部335。供红外发射器215使用的开口位于镜架后部335上。

如镜架左镜框中上部的环绕横剖面4所示，电路板(柔性印制电路板340)夹在镜架前部330和镜架后部335之间。此图还示出了左镜腿110A通过左铰链126A与左镜腿325A连接的详图。在一些示例中，眼球运动跟踪器213的组件(包括红外发射器215、柔性印制电路板340或其他电气接头或触点)可布置在左镜腿325A或左铰链126A上。

图4是穿过红外发射器215和镜架的横剖面图，对应于图3所示眼戴设备的环绕横剖面4。图4所示横剖面示出了眼戴设备100的多个层面，如图所示，镜架包括镜架前部330和镜架后部335。柔性印制电路板340设置在镜架前部330上，并与镜架后部335连接。红外发射器215设置在柔性印制电路板340上，并被红外发射器盖透镜445覆盖。例如，红外发射器215通过软熔焊接到柔性印制电路板340的背面。软熔焊接通过以受控高温对柔性印制电路板340采用熔化焊膏，以连接两个部件，从而将红外发射器215附着到布置在柔性印制电路板340背面的触点垫片上。在一示例中，采用软熔焊接将红外发射器215表面安装在柔性印制电路板340上，并电连接这两个部件。然而，应了解的是，例如可采用通孔，通过互连的方式将从红外发射器215引出的引线连接到柔性印制电路板340上。

镜架后部335包括用于红外发射器盖透镜445的红外发射器开口450。红外发射器开口450布置在镜架后部335的后向侧上，其配置可确保向内面向用户的眼睛。在该示例中，柔性印制电路板340可通过柔性印制电路板粘合剂460与镜架前部330连接。红外发射器盖透镜445可通过红外发射器盖透镜粘合剂455与镜架后部335连接。也可采用经由中间部件的间接耦接。

在一示例中，处理器932利用眼球运动跟踪器213来确定如图5所示佩戴者眼睛234的眼睛注视方向230，以及如图6所示佩戴者眼睛234在眼动范围内的眼睛位置236。眼球运动跟踪器213是一种扫描仪，其使用红外光照明(例如，近红外、短波长红外、中波长红外、长波长红外或远红外)来捕捉来自眼睛234的红外光反射变化的图像，以确定眼睛234的瞳孔232注视方向230以及眼睛相对于透视显示器180D的位置236。

图7所示为用摄像头捕捉可见光的示例。具有左侧可见光摄像头视野111A的左侧可见光摄像头114A捕获可见光，形成左侧原始图像758A。具有右侧可见光摄像头视野111B的右侧可见光摄像头114B捕获可见光，形成右侧原始图像758B。通过左侧原始图像758A和右侧原始图像758B的处理后，由处理器932生成三维场景的三维深度图715，下文中称为“图像”。

图8A示出了配有眼戴设备前端938的眼戴设备100的首个示例，眼戴设备前端938配有包括数据收发器和无线充电接收器943的NFC前端941，各与处理器932耦接(图9)。前端938是用于接收无线功率射频(RF)信号并交换数据信号的电子接口。前端938位于眼戴设备100的外表面处。前端938配有组成天线的单线圈944，该天线既用于接收无线功率信号又用于双向传送数据，因此具有双重用途。单线圈944接收无线功率信号，并以感应方式将无线功率信号转换成具有电压和电流的功率。无线充电器946，例如充电盒，配有NFC前端948，其包括数据收发器和无线充电发射器950。无线充电器946配有线圈952和线圈953，线圈952用于经由单线圈944向眼戴设备100的电池958无线供电，线圈953经由单线圈944和NFC前端941与处理器932无线双向通信数据。双向数据包括眼戴设备100，其向无线充电器946提供电池958SOC以控制无线充电装置，提供无线充电器946中的电池962SOC，并且还提供认证，使眼戴设备100可在接受无线功率和执行其他数据通信之前认证无线充电器946。无线充电器946还配有主机处理器960，其包括用于控制无线充电器946的指令。

在一示例中，为实现良好的充电和双向数据通信，通过最小化线圈之间的间隔，将线圈952和线圈953与单线圈944紧密耦接。例如，将配有单线圈944的前端938安装在无线充电器946上，使得各个线圈944、952和953彼此对齐，并且彼此间隔不超过1英寸，以实现良好的功率和数据耦接。在一示例中，单线圈944与眼戴设备100的镜架105集成，如：围绕一个或两个光学组件180A和180B延伸。镜架105的形状贴合无线充电器946的表面形状，以促进单线圈944与线圈952和953对齐。

眼戴设备100中采用单线圈944，并且因其结构紧凑并且在眼戴设备100中占据很小的空间，成本低并且高效，所以与NFC前端941和无线充电接收器943共享。眼戴设备100中的单线圈944可避免采用两个线圈，一个专用于接收无线充电，另一个专用于数据通信，其难度较高，因为鉴于眼戴设备100的独特形状和尺寸，眼戴设备100中几乎没有或完全没有用于第二根线圈的空间。尽管NFC前端941的性能有限，但其不足可由NFC收发器948发送的强数据信号抵消。

由无线充电发射器950以较低频率，例如在915MHz的范围内，提供无线射频(RF)功率，而由NFC收发器948以较高频率，例如使用2.4GHz或5.2GHz ISM频带，提供NFC数据。眼戴设备NFC无线数据收发器941具有调谐到较高频率NFC数据信号以接收无线数据的滤波器954，例如带通滤波器，并且还可过滤/抑制较低频率功率信号，并防止将其供给处理器932。同理，无线充电接收器943配有滤波器956，例如带通滤波器，用于滤除包括NFC数据通信信号的带外信号。由于采用不同的发射频率和双滤波器，可同时进行无线充电和双向数据传输。

在一示例中，使用Qi扩展功率分布图(EPP)来执行无线充电和双向通信，EPP是由无线充电联盟开发的开放接口标准。Qi EPP支持双向数据和无线充电。

如图8A所示，单线圈944的各端由NFC前端941和无线充电接收器943分接，因此，单线圈944可向NFC前端941和无线充电接收器943馈电。此外，该共享配置中没有串联元件，并且处理器932不加载低功耗NFC信号。此外，单线圈944为低电感型，可提供可行的NFC调谐网络。可使用由挪威奥斯陆Nordic Semiconductor公司制造的Nordic处理器，因为其已具备NFC支持。

参考图8B，其示出了另一示例，其中，单线圈944具有中心抽头。如关于图8A所示和所述，无线充电接收器943与单线圈944的两端分接。在该示例中，NFC前端941与中心抽头和单线圈944的一端耦接。所述中心抽头为NFC前端941提供了更好的性能。

图9所示为布置在眼戴设备100和200内部的示例电子部件的高级功能框图。所示电子部件包括处理器932、存储器934和透视图像显示器180C和180D。

存储器934包括由处理器932执行以实现眼戴设备100/200功能的指令，包括处理器932用于控制电池958充电并与无线充电器946通信的指令。处理器932从电池958接收电能，并执行存储在存储器934中的指令，或者与处理器932集成在芯片上，以执行眼戴设备100/200的功能，并通过无线连接与外部设备通信。处理器932与前端938耦接，以与无线充电器946实现双向数据信号通信，其用于眼戴设备100验证可接受的无线充电和双向数据通信，并控制电池958的无线充电，如前所述的图8A和图8B所示。

用户界面调节系统900包括可佩戴设备，该可佩戴设备是配有眼球运动跟踪器213(例如，在图2B中示出为红外发射器215和红外摄像头220)的眼戴设备100。用户界面调整系统900还包括经由各种网络连接的移动设备990和服务器系统998。移动设备990可以是智能手机、平板电脑、膝上型计算机、接入点或能够使用低功耗无线连接925和高速无线连接937两者与眼戴设备100连接的任何其他此类设备。移动设备990接入服务器系统998和网络995。网络995可以包括有线和无线连接的任意组合

眼戴设备100包括至少两个可见光摄像头114A-B(一个与左侧面170A相关联，一个与右侧面170B相关联)。眼戴设备100还包括光学组件180A-B的两个透视图像显示器180C-D(一个与左侧面170A相关联，一个与右侧面170B相关联)。眼戴设备100还包括图像显示驱动器942、图像处理器912、低功耗电路920和高速电路930。图9中所示的用于眼戴设备100的组件位于镜腿中的一个或多个电路板上，例如印刷电路板或柔性印刷电路板。或者，此外，所示组件可布置在眼戴设备100的镜腿、镜架、铰链或鼻梁架内。左右侧可见光摄像头114A-114B可包括数字摄像头元件，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、电荷耦接器件、镜片或可用于捕捉数据的任何其他相应可见光或光捕捉元件，包括具有未知对象的场景的图像。

眼睛运动跟踪程序945执行用户界面视野调节指令，包括使眼戴设备100通过眼球运动跟踪器213跟踪眼戴设备100用户的眼睛运动。其他已实施指令(功能)可使眼戴设备100根据检测到的与连续眼睛方向对应的用户的眼睛移动情况，决定对初始显示图像的初始视野进行视野调节。进一步实施指令根据视野调节按显示图像序列生成连续显示图像。通过用户界面将连续显示图像作为可视输出提供给用户。该可视输出出现在光学组件180A-B透视图像显示器180C-D上，该透视图像显示器180C-D由图像显示驱动器934驱动，以呈现显示图像序列，包括具有初始视野的初始显示图像和具有连续视野的连续显示图像。

如图9所示，高速电路930包括高速处理器932、存储器934和高速无线电路936。在示例中，图像显示驱动器942被耦接到高速电路930，并由高速处理器932操作，以便驱动光学组件180A-B的左右图像显示器180C-D。高速处理器932可以是能够管理眼戴设备100所需高速通信和任何通用计算系统操作的任何处理器。高速处理器932包括使用高速无线电路936在高速无线连接937上管理到无线局域网(WLAN)的高速数据传输所需的处理资源。在某些示例中，高速处理器932执行眼戴设备100的操作系统，例如LINUX操作系统或其他此类操作系统，并且操作系统存储在存储器934中以供执行。除了任何其他任务之外，执行眼戴设备100的软件架构的高速处理器932用于管理与高速无线电路936的数据传输。在某些示例中，高速无线电路936被配置为实现电气和电子工程师协会(IEEE)802.11通信标准，本文也称为Wi-Fi。在其他示例中，其他高速通信标准可由高速无线电路936实现。

眼戴设备100的低功耗无线电路924和高速无线电路936可包括短程收发器(Bluetooth^TM)以及无线广域、局域或广域网收发器(例如，蜂窝或WiFi)。移动设备990包括经由低功耗无线连接925和高速无线连接937通信的收发器，并可以使用眼戴设备100的架构的细节来实现，网络995的其他元件也可以。

存储器934包括能够存储各种数据和应用程序的任何存储设备，其中包括彩色地图、由左右侧可见光摄像头114A、114B和图像处理器912生成的摄像头数据以及由图像显示驱动器942在光学组件180A-B透视图像显示器180C-D上生成显示图像。虽然存储器934显示为集成了高速电路930，但在其他示例中，存储器934可以是眼戴设备100的独立元件。在某些此类示例中，电气布线可以提供通过包括高速处理器932的芯片从图像处理器912或低功耗处理器922到存储器934的连接。在其他示例中，高速处理器932可以管理存储器934的寻址，使得低功耗处理器922将在需要涉及存储器934的读或写操作的任何时候均引导高速处理器932。

服务器系统998可以是作为服务或网络计算系统一部分的一个或多个计算设备，例如，包括处理器、存储器和网络通信接口，以通过网络995与移动设备990和眼戴设备100通信。眼戴设备100与主机连接。例如，眼戴设备100经由高速无线连接937与移动设备990配对，或经由网络995连接到服务器系统998。

眼戴设备100的输出部件包括可视部件，例如图2C-D中所述光学组件180A-B的左侧和右侧图像显示器180C-D(例如，显示器——诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、发光二极管(LED)显示器、投影仪或波导管)。光学组件180A-B的图像显示器180C-D由图像显示驱动器942驱动。眼戴设备100的输出组件还包括声学组件(例如，扬声器)、触觉组件(例如，振动电动机)、其他信号发生器等。眼戴设备100、移动设备990和服务器系统998的输入组件可包括字母数字输入组件(例如，键盘、配置为接收字母数字输入的触摸屏、光电键盘或其他字母数字输入组件)、基于点的输入组件(例如，鼠标、触控板、跟踪球、操纵杆、运动传感器或其他指向仪)、触觉输入组件(例如，物理按钮、提供触摸位置和力度或触摸手势的触摸屏或其他触觉输入组件)、音频输入组件(例如，麦克风)等等。

眼戴设备100可以可选地包括附加的外围设备元件919。此类外围设备元件可包括生物识别传感器、附加传感器或与眼戴设备100集成的显示元件。例如，外围设备元件919可包括任何输入/输出组件，包括输出组件、运动组件、位置组件或本文所述的任何其他此类元件。眼戴设备100可采取其他形式，并且可结合其他类型的镜架，例如，头套、头戴式耳机或头盔。

例如，用户界面视野调节900的生物识别组件包括检测表情的组件(例如，手部表达、面部表达、声音表达、身体姿势或眼睛跟踪)、测量生物信号(例如，血压、心率、体温、出汗或脑波)、识别人员(例如，语音识别、视网膜识别、面部识别、指纹识别或基于脑电图的识别)等。运动组件包括加速度传感器组件(例如，加速计)、重力传感器组件、旋转传感器组件(例如，陀螺仪)等。位置组件包括用于生成位置坐标的位置传感器组件(例如，全球定位系统(GPS)接收器组件)、用于生成定位系统坐标的WiFi或Bluetooth^TM收发器、高度传感器组件(例如，检测可以从中得出高度的气压的高度计或气压计)、方向传感器组件(例如，磁强计)等。此类定位系统坐标还可以通过无线连接925和937从移动设备990经由低功耗无线电路924或高速无线电路936接收。

根据某些示例，“应用程序”是指执行程序中定义的功能的程序。可以使用各种编程语言来创建一个或多个以各种方式构造的应用程序，例如面向对象的编程语言(例如，Objective-C、Java或C++)或程序设计语言(例如，C或汇编语言)。在特定示例中，第三方应用程序(例如，由非特定平台的供应商以外的实体使用ANDROID^TM或IOS^TM软件开发工具包(SDK)开发的应用程序)可以是在IOS^TM、ANDROID^TM、WINDOWS

Phone等移动操作系统(如IOS)上运行的移动软件或其他移动操作系统。在此示例中，第三方应用程序可以调用操作系统提供的API调用，以促进本文所述的功能。

图10是流程图1000，示出了眼戴设备100的无线充电操作，以及通过高速处理器932执行存储在存储器934中的指令在无线充电器和眼戴设备100之间的双向数据传输。

在框1002处，眼戴设备前端938与无线充电器946紧密定位并且与无线充电器946电耦接，用于有效的功率传输。

在框1004处，眼戴设备前端938经由单线圈944和无线充电接收器943接收无线功率信号。处理器932控制无线充电接收器943经由单线圈944接收无线功率，并引导所接收的功率为眼戴设备电池958充电。

在框1006处，处理器932指示NFC前端941与无线充电器946的数据收发器950双向数据通信。所有双向数据都通过充当天线工作的公用单线圈944传输。双向数据包括眼戴设备100向无线充电器946提供电池充电电平以控制无线充电，并且还用于认证，使得眼戴设备100可在接受无线功率和数据通信之前认证无线充电器946。配有单线圈944的前端938为紧凑型并且具有双重功能。

应了解的是，除非本文另行规定具体含义，否则本文使用的术语和表达具有相对于该等术语和表达各自的相应调查研究领域所赋予该等术语和表达的一般含义。诸如“第一”和“第二”等关系术语可仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，而不必要求或暗示该等实体或动作之间存在任何实际的该等关系或顺序。术语“包括”、“包含”、“含有”、“包括在内”或其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括或包含一系列要素或步骤的过程、方法、物品或装置，不仅包括这些要素或步骤，还可以包括未明确列出的或该等过程、方法、物品或装置固有的其他要素或步骤。在没有进一步限制的情况下，前面带有“一个”的要素并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或装置中存在其他相同要素。

除非另有说明，否则本说明书(包括随后的权利要求书)中所述的任何和所有测量值、数值、额定值、位置、量级、尺寸等规格均为近似值，而非精确值。此类数量意在具有与其涉及的功能相符并且与其所属的领域中的惯例相符的合理范围。例如，除非另有明确说明，否则参数值等可能与规定量相差±10％。

此外，在前述的具体实施方式中，可以看出，为了简化本公开，各种示例将各种特征组合在一起。这种公开方法不应被解释为反映如下意图，即要求保护的示例要求具有比每项权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，正如以下权利要求书所反映的，要保护的主题不在于任何单个公开示例的全部特征。因此，特此将以下权利要求书并入具体实施方式，每项权利要求作为单独要求保护的主题独立存在。

尽管前述内容描述了被认为是最佳的方式和其他示例，但可以理解的是，在该等方式和示例中可以进行各种修改，本文公开的主题可以以各种形式和示例实现，并且该等方式和示例可以应用于多种应用，本文仅描述了其中一些应用。以下权利要求旨在要求保护属于本概念真正范围内的任何以及所有修改和变化。

Claims

1.眼戴设备，包括：

配有第一侧和第二侧的镜架；

邻近所述镜架第一侧的第一镜腿；

电池；

与所述电池耦接的电子处理器；

由所述镜架支撑的显示器，所述显示器由所述电子处理器控制；以及

与所述电子处理器耦接并配有无线功率接收器和数据收发器的前端，所述通信和充电模块包括由所述无线功率接收器和所述数据收发器共享的单线圈，所述单线圈用于接收无线功率信号并将功率传送到所述无线功率接收器以对所述电池充电，所述单线圈还用于接收数据信号并与所述数据收发器双向传送所述数据信号。

2.根据权利要求1所述的眼戴设备，其中所述前端位于眼戴设备的外表面。

3.根据权利要求1所述的眼戴设备，其中所述单线圈在其每一端配有末端抽头，其中，所述无线功率接收器和所述数据收发器均与所述单线圈的所述末端抽头耦接。

4.根据权利要求1所述的眼戴设备，其中所述单线圈在其每一端配有末端抽头和中心抽头，其中，所述无线功率接收器与所述单线圈的所述末端抽头耦接，并且所述数据收发器与所述单线圈的一个末端抽头和所述中心抽头耦接。

5.根据权利要求1所述的眼戴设备，其中所述数据收发器与Qi扩展功率分布图(EPP)标准兼容。

6.根据权利要求1所述的眼戴设备，其中所述数据收发器包括第一滤波器，所述第一滤波器可滤除所述无线功率信号。

7.根据权利要求6所述的眼戴设备，其中所述无线功率接收器包括第二滤波器，用于滤除所述数据信号。

8.系统，包括：

眼戴设备，包括：

配有第一侧和第二侧的镜架；

邻近所述镜架第一侧的第一镜腿；

电池；

与所述电池耦接的电子处理器；

与所述电子处理器耦接并配有无线功率接收器和眼戴设备数据收发器的前端，所述前端包括由所述无线功率接收器和所述数据收发器共享的单线圈，所述单线圈用于接收无线功率信号并将功率传送到所述无线功率接收器以对所述电池充电，并且还与所述数据收发器双向传输数据信号；以及

无线功率充电器，其与所述前端紧密耦接并且用于发送所述无线功率信号，并且配有充电器数据收发器，所述充电器数据收发器用于与所述眼戴设备数据收发器双向传输数据信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述电子处理器用于经由所述单线圈认证所述无线功率充电器。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述单线圈在其每一端配有末端抽头，其中所述无线功率接收器和所述眼戴设备数据收发器均与所述单线圈的所述末端抽头耦接。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述单线圈在其每一端配有末端抽头和中心抽头，其中，所述无线功率接收器与所述单线圈的所述末端抽头耦接，并且所述眼戴设备数据收发器与所述单线圈的一个末端抽头和所述中心抽头耦接。

12.根据权利要求8所述的系统，其中所述电子处理器和所述单线圈用于与所述无线功率充电器交换认证信息。

13.根据权利要求8所述的系统，其中所述眼戴设备数据收发器包括第一滤波器，所述第一滤波器可滤除所述无线功率信号。

14.根据权利要求13所述的眼戴设备，其中所述无线功率接收器包括第二滤波器，用于滤除所述数据信号。

15.一种使用眼戴设备的方法，所述眼戴设备配有镜架、邻近所述镜架的镜腿、电池、与所述电池耦接的电子处理器、由所述镜架支撑并用于由所述电子处理器控制的显示器、与所述电子处理器耦接并配有无线功率接收器和眼戴设备数据收发器的前端，所述前端包括由所述无线功率接收器和所述数据收发器共享的单线圈，所述单线圈用于接收无线功率信号并将功率传送到所述电池，并且还与所述数据收发器双向传输数据信号，其包括：

所述眼戴设备单线圈从无线功率充电器接收无线功率信号，并将功率传输给电池；以及

所述眼戴设备单线圈在数据收发器和无线充电器之间双向传输数据信号。

16.根据权利要求15所述的眼戴设备，其中所述单线圈在其每一端配有末端抽头，其中，所述无线功率接收器和所述数据收发器均与所述单线圈的所述末端抽头耦接。

17.根据权利要求15所述的眼戴设备，其中所述单线圈在其每一端配有末端抽头和中心抽头，其中，所述无线功率接收器与所述单线圈的所述末端抽头耦接，并且所述数据收发器与所述单线圈的一个末端抽头和所述中心抽头耦接。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括所述眼戴设备单线圈与所述无线功率充电器交换认证信息以认证所述无线功率充电器。

19.根据权利要求15所述的方法，其中所述数据收发器包括滤除所述无线功率信号的第一滤波器，所述无线功率接收器包括滤除所述数据信号的第二滤波器。

20.一种存储程序代码的非暂时性计算机可读介质，在执行该程序代码时，可使运算设备执行以下步骤：

通过眼戴设备的处理器与无线充电器实现双向数据通信；

通过眼戴设备的前端接收无线功率信号；并且经由处理器使用无线功率信号对眼戴设备的电池充电进行控制。