TWI632757B - 用於磁性充電及光學資料轉換之設備 - Google Patents

Abstract

實施例描述一種用於磁性充電及光學資料轉換之設備。該設備包括安置於一外殼內之一感應傳輸線圈、安置於該外殼之一表面處且在該感應傳輸線圈上方之一光學透明窗及安置於該外殼內在該光學透明窗下方之一第一光學資料轉換模組。該第一光學資料轉換模組可執行經由該光學透明窗發射光學信號或偵測穿過該光學透明窗之光學信號中之至少一者。

Description

用於磁性充電及光學資料轉換之設備

本發明係關於電子設備，且更特定言之係關於用於磁性充電及光學資料轉換的電子設備。

諸如智慧型電話、智慧型手錶、平板電腦及其類似者之現代行動裝置當其電池中儲存有足夠電荷時工作。當前，單一電纜連接可用於對行動裝置充電且允許行動裝置與充電器之間的資料轉換。一些現代行動裝置可經由無線充電對其電池充電。然而，利用交換系統之單一點將電力及資料兩者自單獨電腦或其他資料源無線轉換至裝置並非有效之方式。因此，需要改進整合資料轉換及無線充電方法。

實施例提供可實現電子裝置之無線充電及資料轉換的系統、方法及裝置。

在一些實施例中，一設備包括安置於一外殼內之一感應傳輸線圈、安置於該外殼之一表面處且在該感應傳輸線圈上方之一光學透明窗及安置於該外殼內在該光學透明窗下方之一第一光學資料轉換模組。該第一光學資料轉換模組可執行經由該光學透明窗發射光學信號或偵測穿過該光學透明窗之光學信號中之至少一者。

該第一光學資料轉換模組可進一步經組態以藉由在一水平平面中移動而自動地對準安置於該外殼之外側之一第二光學資料轉換模組。該第二光 學資料轉換模組可經組態以藉由在一水平平面中移動而自動地對準該第一光學資料轉換模組。該設備可進一步包括圍繞該光學透明窗側向安置的對準磁體。在特定實施例中，該光學透明窗由選擇性透射材料形成，該選擇性透射材料選擇性地被紅外光或紫外光中之至少一者穿透。該光學透明窗可包括一選擇性透射塗層，其中該選擇性透射塗層選擇性地被紅外光或紫外光中之至少一者穿透。在一些實施例中，該設備可進一步包括圍繞該第一光學資料轉換模組安置之一磁屏蔽。

可參考以下詳細描述及附圖來獲得對本發明實施例之性質及優勢的較佳理解。

100‧‧‧充電及資料轉換系統

102‧‧‧外部充電及資料轉盤

104‧‧‧電話

106‧‧‧電話之背面

108‧‧‧第一感應環

110‧‧‧第二感應環

112‧‧‧第一光學資料轉換模組

114‧‧‧轉盤光學窗

116‧‧‧玻璃窗

118‧‧‧第二光學資料轉換模組

120‧‧‧光感測器

202‧‧‧對準磁體

圖1說明根據本發明之特定實施例的例示性充電及資料轉換系統。

圖2說明根據本發明之特定實施例的電話之自上向下之視圖。

相關申請案之交叉參考

本申請案主張2015年9月30日申請且標題為「Magnetic Charging and Optical Data Transfer System」之美國臨時專利申請案第62/235,070號的優先權，出於所有目的，該美國臨時專利申請案之全部揭示內容特此以引用之方式併入。

圖1說明根據本發明之實施例的例示性充電及資料轉換系統100。充電及資料轉換系統100可包括外部充電及資料轉盤102及電話104。如圖所示，外部充電及資料轉盤102位於電話104下方，以使得電話之背面106接觸或十分接近外部充電及資料轉盤102。外部充電及資料轉盤102可連接至電腦(未圖示)，該電腦經由外部充電及資料轉盤102接收及/或傳輸資料。 電腦亦可經由外部充電及資料轉盤102向電話104提供電力。在實施例中，外部充電及資料轉盤102可代替地直接連接至電源插座(例如，壁式插座)。儘管電話經說明為耦接至外部充電及資料轉盤102，但熟習此項技術者應理解任何合適的電子裝置均可耦接至外部充電及資料轉盤102。

在實施例中，外部充電及資料轉盤102包括用於向電子裝置提供電力之第一感應環108。第一感應環108可為用於無線充電之傳輸線圈。舉例而言，第一感應環108可為傳輸線圈，該傳輸線圈可產生時變磁場。產生的時變磁場可感應第二感應環110中的對應電流。第二感應環110可為用於無線充電的接收線圈。第二感應環110可安置於諸如圖1中所示之電話104之接收裝置中。在實施例中，第一感應環或第二感應環中之任意一者可被用於傳輸及接收。第一感應環與第二感應環顯示為感應環對。

為傳輸資料，外部充電及資料轉盤102可包括第一光學資料轉換模組112及轉盤光學窗114。第一光學資料轉換模組112可經組態以發射及/或偵測光學信號，諸如以不同頻率發射之光，以發送資料至諸如電話104之電子裝置及/或接收來自諸如電話104之電子裝置之資料。在實施例中，第一光學資料轉換模組112可經組態以發射及/或偵測聚集的光、聚焦的光或分散的光。光可經由轉盤光學窗114自外部充電及資料轉盤102發射及進入至外部充電及資料轉盤102中。

在實施例中，轉盤光學窗114可被發射光穿透，以使得轉盤光學窗114不會對發射光之強度產生不利影響。例如，轉盤光學窗114可由選擇性透射材料形成。選擇性透射材料可反射具有特定波長之光且可被具有其他波長之光穿透。舉例而言，選擇性透射材料可反射可見光且可被紅外(IR)及/或紫外(UV)光穿透。因此，使用者將不能經由轉盤光學窗114看見，但光學 信號可傳輸穿過轉盤光學窗114。在一些實施例中，轉盤光學窗114為包括選擇性透射塗層之光學透明材料。類似於選擇性透射材料，選擇性透射塗層可反射具有特定波長之光且可被具有其他波長之光穿透。選擇性透射塗層可為沈積塗層或層壓塗層。在一些實施例中，轉盤光學窗114為可被可見光、IR光及紫外光穿透之光學透明窗。在實施例中，發射光為紫外光。然而，熟習此項技術者應理解具有任何合適波長之光均可作為光學信號被發射。

可由電子裝置(例如電話104)接收發射光。在實施例中，電話104可包括玻璃窗116及第二光學資料轉換模組118。第二光學資料轉換模組118可經組態以偵測自外部充電及資料轉盤102中的第一光學資料轉換模組112發射之光。另外，第二光學資料轉換模組118可經組態以發射光至第一光學資料轉換模組112。因此，資料可在外部充電及資料轉盤102與電話104之間雙向轉換。類似於轉盤光學窗114，光可經由玻璃窗116自電話104發射及進入至電話104中。在實施例中，玻璃窗116可被光穿透，以使得玻璃窗116不會對光之強度產生不利影響。類似於轉盤光學窗114，玻璃窗116可由選擇性透射材料、包括選擇性透射塗層之光學透明材料或光學透明材料形成。玻璃窗116可以美觀之方式塑形。舉例而言，玻璃窗116可呈公司標識之形狀。因此，玻璃窗116可融入電話104之設計中，藉此使其美感設計完備。

成功的光學資料轉換可要求第一光學資料轉換模組112與第二光學資料轉換模組118之間高度精確的對準。任何對準不良皆可能導致較低的頻寬資料轉換速率。為實現精確對準，第一光學資料轉換模組112可包括作用台。作用台可為施加電場時移動第一光學資料轉換模塊112之靜電台。因 此，作用台可經組態以在水平平面之X及Y方向上(例如，水平及垂直於圖1中所示橫截面)執行細微移動。在一些實施例中，作用台亦可經組態以在Z方向及旋轉方向上執行細微移動。旋轉方向可圍繞作用台之垂直或水平中心軸。細微移動可允許第一光學資料轉換模組與第二光學資料轉換模組之間的主動對準。在一些實施例中，第二光學資料轉換模組118亦可結合用於執行主動對準之作用台。因此，第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118中之一者或兩者可移動以實現彼此之對準。高度精確對準可藉由允許第一光學資料轉換模組112及/或第二光學資料轉換模組118移動而實現，藉此允許用於在電腦與電話104之間經由外部充電及資料轉盤102之資料轉換之最大頻寬。

在實施例中，可實施對準機構來保證實現精確對準。舉例而言，光感測器120可圍繞第一光學資料轉換模組112及/或第二光學資料轉換模組118中之一者安置，以偵測光。如圖1中所示，光感測器120可圍繞第二光學資料轉換模組118安置。可朝向第二光學資料轉換模組118導引自第一光學資料轉換模組112發射之光。當光感測器120幾乎偵測不到發射光時，則可判定第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118精確地對準。在其他實施例中，可實施光學通道之陣列來保證精確對準。可經由一光學通道發送已知對準信號。當偵測到對準信號時，電話104及/或電腦可藉由判定所偵測的信號之強度及位置而得知光學資料轉換模組112及118是否對準。

在實施例中，第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118可側向地安置於感應環對內，如圖1中所展示。在此等實施例中，第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118安置於接近感應環對之 處。因此，當電力在感應環對之間轉換時，強時變磁場可圍繞第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118產生。磁場可對第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118內的電子器件產生負面影響。在實施例中，可使用磁屏蔽來最小化此負面影響。舉例而言，可圍繞第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118安置具有高磁導率的金屬圓柱壁，該金屬圓柱壁亦可具有或可不具有導電性。金屬圓柱壁可由包括鎳及鐵之材料(諸如高導磁合金)形成。應瞭解，時變磁場可能不會影響在第一光學轉換模組112與第二光學轉換模組118之間發射的光學信號，此係因為光學信號可在遠離電磁波頻譜之頻譜中工作。在一些實施例中，第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118可側向地安置於感應環對之外。安置於感應環對之外可減低感應的磁場對第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118內之電子器件之負面影響。

圖2說明根據本發明之實施例的電話(諸如電話104)之自上向下之視圖。在實施例中，出於粗略對準之目的，複數個對準磁體202可圍繞玻璃窗116安置。對準磁體202可幫助外部充電及資料轉盤102附接至電話104之背面且呈特定定向。一經附接，則第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118中之一者或兩者可移動，以執行彼此之主動對準，同時，外部充電及資料轉盤102及電話104保持靜止。因此，可實現第一光學資料轉換模組112與第二光學資料轉換模組118之間的高度精確對準，且無需使用者人工調整電話104之位置來執行精密對準。

如圖2中進一步所示，玻璃窗116可安置於第二感應環110之中心軸上。玻璃窗116可為形成於電話104之背面中之一或多個標識。熟習此項技術者應理解玻璃窗116可為所要形成之任何形狀。第二光學資料轉換模組 118(未圖示)可安置於電話104內且在玻璃窗116下方。儘管圖2展示一個玻璃窗116，但多於一個玻璃窗116可包含於電話104之背面中。因此，實施例可具有對應於多於一個玻璃窗116的多於一個光學資料轉換模組118。因此，電話104與外部充電及資料轉盤102之間可存在多於一個資料轉換點。

將玻璃窗116安置於第二感應環110的中心軸上可為對圍繞玻璃窗116提供的空間之有效使用。因此，第一光學資料轉換模組112及第二光學資料轉換模組118可側向地安置於第一感應環108內。在實施例中，電話104之背面之至少一部分為可磁性穿透的，以允許磁場與第二感應環110之相互作用。

在前述規範中，本發明之實施例已參考可根據不同實施而變化之大量特定細節而描述。因此，應在說明性意義上而非限制性意義上看待說明書及圖式。本發明之範疇中之單獨的及排他性的指示符，及由申請者意欲作為本發明之範疇為自本申請案發佈之申請專利範圍之集合之文字及等效範疇，在本申請案中此等申請專利範圍以特定形式發佈，包括任何隨後的校正。可在不脫離本發明之實施例的精神及範疇的情況下以任何適合之方式組合特定實施例之特定細節。

另外，空間相對術語，諸如「底部」或「頂部」及其類似術語可用於描述元件及/或特徵與另一元件及/或特徵之關係，(例如)圖中所說明之關係。應理解，空間相對術語意欲涵蓋在使用及/或操作裝置時除圖中描繪之定向外的不同定向。舉例而言，若圖中之裝置經翻轉，則描述為「底部」表面之元件可定向於其他元件或特徵「上方」。裝置可以其他方式定向(例如旋轉90度或處於其他定向)且本文中使用之空間相對描述詞相應地進行解譯。

Claims (7)

1. 一種用於磁性充電及光學資料轉換之設備，其包含：一外殼，其包括一第一外表面，該第一外表面相對於一第二外表面；一感應傳輸線圈，其安置於該外殼內且定位鄰近於該第一外表面，其中該線圈具有一內徑(inner diameter)；一光學透明窗，其形成該外殼之該第一外表面之一部分且定位於該線圈之該內徑之內；及一第一光學資料轉換模組，其安置於該外殼內且光學耦合至該光學透明窗，該第一光學資料轉換模組經組態以經由該光學透明窗執行雙向資料轉換(bidirectional data transfer)。
2. 如請求項1之設備，其中該第一光學資料轉換模組進一步經組態以藉由在一水平平面中移動而自動對準安置於該外殼之外的一第二光學資料轉換模組。
3. 如請求項2之設備，其中該第二光學資料轉換模組經組態以藉由在一水平平面中移動而自動對準該第一光學資料轉換模組。
4. 如請求項1至3中任一項之設備，其進一步包含圍繞該光學透明窗側向安置之對準磁體。
5. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該光學透明窗由選擇性透射材料形成，該選擇性透射材料選擇性地被紅外光或紫外光中之至少一者穿透。
6. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該光學透明窗包括一選擇性透射塗層，其中該選擇性透射塗層選擇性地被紅外光或紫外光中之至少一者穿透。
7. 如請求項1至3中任一項之設備，其進一步包含圍繞該第一光學資料轉換模組安置之一磁屏蔽(magnetic shield)。