以充电引脚作为通信路径的眼镜充电盒

相关申请的引用

本申请要求2019年8月31日递交的名称为“以充电引脚作为通信路径的眼镜充电盒”的美国临时申请62/725,627的优先权，该美国临时申请以引用的方式全文合并至本申请中。

技术领域

本申请通常涉及一种用于电子设备的充电盒。

背景技术

电子设备通常具有以电池形式提供机载电源的集成电子设备。电子设备的外壳还可以包括电源，该电源用于在将电子设备存放在外壳中时为电子设备的电池充电。例如，为了增强可用性和便利性，对电子设备的充电盒的改进是有用的。

附图简要说明

附图仅通过示例而非限制的方式描绘了一个或多个实施方式。在附图中，相似的附图标记指代相同或相似的元件。

图1示出了其中一个示例的充电盒等轴侧视图，该实施例被示出为打开和展开状态，其中该充电盒的一部分被剖切以揭示内部细节。

图2示出了充电盒上的导电接口与盒体的多功能接口连接的示意图。

图3是示意性的充电电路图，电路形成充电盒的一部分，通过充电盒的充电电路向与其配合的眼镜设备充电。

图4是一个实施例所述的充电盒和眼镜设备的硬件组件的框图。

图5是一个实施例所述的在充电和通信状态下充电盒使用流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例的方式阐述了许多具体细节，以提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有这种细节的情况下实践本教导。

旨在结合附图阅读以下示例性实施例的描述，这些附图应视为整个书面描述的一部分。在描述中，相对术语诸如“右”，“左”，“下”，“上”，“水平”，“垂直”，“上方”，“下方”，“上”，“下”，““顶部”和“底部”及其派生词(例如，“水平”，“向下”，“向上”等)应解释为是指随后描述的或在所讨论的附图中所示的方向。这些相对术语是为了方便描述，并且不需要以特定的方向构造或操作该装置。关于附件，联接等的术语，诸如“连接”和“互连”，是指一种关系，其中结构通过中间结构直接或间接地彼此固定或附接，以及可移动或刚性的附件或关系，除非另有明确说明。

术语“耦合”是指将一个系统元件产生或提供的信号或光传递给另一耦合元件的任何逻辑、光学、物理或电连接、链路等。除非另有描述，否则耦合的元件或设备不必彼此直接连接，并且可以修改，操纵或携带光或信号的中间组件可以将元件或通信介质分开。

图1公开了一种用于容纳眼镜设备的充电盒实施例的等轴侧视图。眼镜设备可以是例如眼镜、护目镜或头饰。示出了处于打开和展开状态的充电盒10，其中充电盒的一部分被剖切以露出内部细节。盒10包括外壳11，外壳11具有通向中空腔13的开口12，该中空腔的尺寸和形状设计成在特定眼镜设备的镜腿处于折叠状态时容纳并支撑眼镜设备。所示的外壳11包括矩形的前壁14、矩形后壁16、连接前壁和后壁的弯曲底壁18；三角形的左壁20将壁14、16和18的左侧边缘相互连接，三角形的右壁22将壁14、16和18的右侧边缘相互连接；从后壁16的顶部边缘延伸的梯形折片24(在此也称为盖)用于在壳体10处于关闭状态时(未示出)覆盖壳11的开口12。

前壁14和后壁16均包括多个层。在前壁14和后壁16的面向内侧的表面上形成一系列的突起和凹陷，所述突起和凹陷的尺寸和形状被设置成与眼镜设备(未示出)的表面相匹配，以限制眼镜设备收纳在壳体10内时的运动。

设置在前壁14上的基础层包括一个或多个磁体(未显示)，装饰材料层覆盖所述磁体和基础层，使得最终用户看不到磁体。一个或多个磁体可以与嵌入在折片24中的磁体相互作用，以将折片24可释放地固定到前壁14。如本文中所使用的，磁体是产生磁场的材料或物体。磁体可以是永磁体或铁磁材料。永磁体是一种由磁化材料制成的物体，它会产生自己的持久磁场。

连接前壁14和后壁16的弯曲底壁18包括多层，其包括可弹性变形的内部塑料层，该内部塑料层在每一侧上被与其他壁相同的装饰层29覆盖。弯曲的底壁18在本文中可以涉及机械弹簧。底壁18的自然状态为收缩状态。为了将眼镜设备收纳在盒10的腔室13内，将盒10从收缩状态移动到展开状态，导致底壁18在向外方向上弹性变形。当从盒10的腔室13中取出眼镜设备或者为了保持盒处于膨胀状态而手动施加于盒10的力被去除时，弯曲的底壁18使盒10返回其自然折叠状态。在另一个示例中，盒的外壳可以是刚性的，不可变形的结构。

左壁20和右壁22可以分别具有预成型的折叠部21，该折叠部能够在盒10从展开状态变为折叠状态时向内折叠。梯形折片24包括铰接和互连的片段。折片24包括面向内侧的内层和面向外侧的外层。内层和外层可以由与其他壁相同的装饰层组成。一系列插入物被嵌入在折片24的内层和外层之间。最靠近后壁16的第一插入件31设置为带圆角边缘的矩形形状，并且第一插入件31由塑料制成。远离后壁16的第二插入件32设置为带圆形边缘的矩形形状，并且由夹在两个塑料件之间的磁体组成。第二插入件32的宽度基本上等于第一插入件31的宽度。然而，第二插入件32的高度大幅度大于第一插入件31的高度。第三插入件33位于距后壁16最远的位置，其设置为带有圆形边缘的梯形形状，并且也由夹在两个塑料片之间的磁体组成。

第二插入件32和第三插入件33的磁体与嵌入前壁14中的一个或多个磁体(未示出)相互作用，以将折片24可释放地保持在闭合和折叠状态或盒10的闭合和打开状态下。

能够传输功率(和/或信号)的连接器40安装到后壁16的右边缘。在操作中，电缆73(图3所示)连接到连接器40以便为盒内的电池42充电。盒10内的电路将电池42互连到连接器40。例如，连接器40可以是USB连接器或具有径向充电触点的连接器。连接器40实质上可以是能够传递电力的任何电连接器，并且不限于特定样式的连接器。

如在图1和2中最佳示出的，多功能接口44位于后壁16的内侧面上。多功能接口44向盒10的腔室13内部突出。多功能接口44被配置为可释放地连接至眼镜设备上的导电接口，例如眼镜设备52的镜腿50上的导电接口49，以使用盒10的电池对眼镜设备中的电池充电。例如，多功能接口44包括通过螺钉或粘合剂固定到前壁14基层上的塑料外壳。形成在多功能接口44上的肩部46形成架子，在该架子上可以放置眼镜设备52的镜腿50。设置至少一个触点以与导电接口49耦合。如图2所示，两个电触头54设置在多功能接口44内，用于与眼镜设备52的导电接口49相互作用。电触头54与盒10的电池42电连接，以从电池42接收电力并传输给眼镜设备52的导电接口49。

在一个示例中，盒10的每个电触头54均设置为弹簧针式触头，其通过内部弹簧55向外偏置。在盒10的组装形式中，弹簧55将触头54朝着外部偏置。导电接口49设置在眼镜设备52的镜腿50上。弹簧55的向外偏置作用有助于确保盒10的电触头54和眼镜设备52的导电接口49之间足够面接触，从而可以可靠地将电从盒10的电池42传递到眼镜设备52的内部电池(未显示)。美国纽约的Mill-Max公司提供了合适的弹簧针式触头。

盒的多功能接口44的磁体58位于电触头54的两侧。磁体58与设置在眼镜设备52的镜腿50上的磁体60相互作用。磁体58和60之间的磁力充分地大于电触头54的弹力，以确保当弹簧55将眼镜设备52的镜腿50推压远离盒10时，眼镜设备52的镜腿50始终保持与盒10的多功能接口44连接。两组磁体58和60中的一组可以是永磁体，两组磁体58和60中的另一组可以是铁磁的。

相邻的磁体58具有相反的极性(如由北(N)和南(S)表示)，并且相邻的磁体60也具有相反的极性，以在配合的磁体之间提供更强的吸引力。

在后壁16的面向内的侧面上设置有多个灯66(示出了四个)形式的显示器或指示器。灯66可以是LED灯。灯66点亮以表示盒10的电池42中剩余的电力。例如，如果电池42充满电，则所有四个灯66都点亮。而如果电池42严重耗尽，则一个灯66会亮起。仅在折片24(原文错误)打开时才照亮灯66，从而节省电池电量。应当理解，显示器可以不限于所示出和描述的显示器。例如，显示器可以包括能够照亮不同颜色的单个灯，例如，绿色表示充满电，红色表示低电量或不带电。本领域技术人员已知各种其他合适的显示器。

图3是示意性电路图，示出了在充电状态下进行充电以及在通信状态下进行数据通信的盒10和互补眼镜设备52中的充电电路。在图3所示的实施例中，盒10的电池42耦合联接至眼镜设备52的导电接口49。电池42、充电触头54以及它们之间的导电路径一起形成可由眼镜设备52完成的中断的充电电路，该电路通过眼镜设备52相应的导电接口49与盒10相应的充电触头54的接触接合。

如图3所示，在图3中以虚线示出，眼镜设备52的内置电子设备包括将导电接口49连接到眼镜设备52的内置电池71的充电电路。内部充电电路被配置为当在导电接口49上施加具有所示极性的电压差时，引起内置电池71充电。

电池42连接至并入盒10的充电连接器端口40。因此，盒10包括用于电池42的充电电路选件，在该示例中，经由可移除地连接到充电端口40的充电电缆73连接到主电源。在一些实施例中，盒10的充电电路被配置为使得在眼镜设备52连接至充电电路的同时经由充电端口40连接至市电(例如在图3中所示)，从而通过市电对眼镜设备52的内置电池充电。

当眼镜设备52放置于盒10中充电，导电接口49耦合到相应的充电触头54时，眼镜设备52的内置电池71由盒10的电池42自动充电(或者，如果盒10通过充电电缆73连接到市电，则眼镜电池71通过市电进行充电)。处理器80连接至电源电路和灯66。处理器80通过电源电路接收盒的电池42的充电状态。

图4是充电盒和眼镜设备的硬件组件示例的框图。

图4的框图400包括：图4所示的实施例包括盒402和眼镜设备404，例如图1和2中所示。布置在盒402壳体内的硬件组件包括，例如，用于控制盒402内组件的处理器410、电路422，例如，用于保护盒402的负沟道场效应晶体管(NFET)保护电路，当未连接设备以及连接到盒402的I/O电压不匹配时，该保护电路用于保护盒402免受电流消耗和腐蚀。

盒402的外壳支持多功能接口406。多功能接口406包括至少一个触点，例如，该触点被配置为与眼镜设备404连接或耦合，用于经由眼镜设备404的导电接口408向眼镜设备404的电池420充电和/或盒402与眼镜设备404之间的数据通信。盒402的处理器410和眼镜设备的处理器416均可以包括使用单线通信协议的通信组件，例如，通用异步接收器/发送器(UART)，其配置为在单线上发送和接收数据，以在盒402和眼镜设备404之间进行数据交换。充电盒402可以进一步包括由处理器410控制并耦合到电路422和电源414的开关装置。图4中示出了示例的5伏直流电源。然而，电源414并不限于该值。

眼镜设备404的电子部件包括，例如，用于控制眼镜设备404组件的处理器416、用于为眼镜设备404组件供电的电池420、耦合至电池和诸如场效应晶体管电路的开关装置418(原文有误，与附图不符)，该场效应晶体管例如是可保护眼镜设备避免与其他设备的I/O连接失配的NFET保护电路。眼镜设备404还包括导电接口408，该导电接口408包括配置成耦合至充电盒402的多功能接口406的充电垫。充电盒402的多功能接口的至少一个触点包括对应于导电接口408第一充电垫的第一触点，和对应于导电接口408第二充电垫的第二触点。尽管图4未示出，眼镜设备还可以包括诸如眼镜设备或智能手机之类的移动电子装置所共有的各种组件，例如，用于控制视觉媒体显示的显示控制器、用于在眼镜设备404和移动设备之间进行通信的无线模块(例如，蓝牙

充电盒402的处理器410被配置为检测眼镜设备404的导电接口408与多功能接口406的连接。为了检测导电接口408到多功能接口406的连接，处理器410监视并分析多功能接口406和导电接口408的引脚，例如，弹簧引脚上的电压值。在示例中，例如，基于眼镜设备404的导电接口408与盒402的多功能接口406的连接，电压值在0伏和漏极电源电压VDD之间变化。

如图4所示，电路422包括具有例如470K欧姆阻值的第一上拉电阻和具有例如4.7K欧姆阻值的第二上拉电阻。当开关412处于打开位置时，多功能接口406处的第一电压值基于上拉电阻的连接状态而变化。基于图4所示的上拉电阻值，表1提供了盒402的多功能接口406处的多个数字和模拟电压值VDD的示例。仅提供470K欧姆和4.7K欧姆的上拉电阻值作为示例。本领域普通技术人员会意识到还可以使用其他电阻值。

表1

在一个示例中，当开关412处于打开位置且眼镜设备404未连接至多功能接口406时，且多功能接口406的引脚之间没有短路时，470K上拉电阻的电压值为3.0伏。当眼镜设备404连接在多功能接口406上(并且引脚上没有短路)时，470K欧姆的上拉电阻的充电盒电压值是0.27伏。眼镜设备404包括下拉电阻，该下拉电阻具有弱的下拉值，例如47K欧姆。当在多功能接口406处检测到具有47k欧姆下拉电阻的眼镜设备404时，充电盒402的电压值为2.73伏。当所测量的电压值小于已知的在眼镜设备404没有连接至多功能接口406时的第一电压值时，例如，小于3.0伏时，处理器能够确定引脚之间是否会存在导致最低电压值，如，0-.10伏的短路，或者将眼镜设备404连接到多功能接口406，也就是说，该过程检测眼镜设备404的导电接口408与盒402的多功能接口406的连接。如表1所示，当眼镜设备404连接到充电盒的多功能接口406时，电压值可以在0.27伏至2.73伏之间变化。在检测到眼镜设备404的连接后，处理器410发送信号以闭合开关装置412，并且在盒402的充电状态期间启动充电过程。在充电过程中，通过多功能接口406为眼镜设备404的电池420提供电荷。

在用于检测和确认眼镜设备404的导电接口408与多功能接口406的连接的另一个示例中，附加有上拉电阻，例如图4所示，充电盒402中具有4.7K欧姆阻值的第二电阻，可以用于获得数字或模数转换器(ADC)的测量值，以确定从3.0伏特的第一电压值下拉是否是眼镜设备404连接的结果，而不是意外的短路等。例如，如表1所示，当开关412处于打开位置并且未连接眼镜设备404时，充电盒402在4.7k上拉电阻处的电压值为3.0伏。当连接眼镜设备404时，使用4.7k第二上拉电阻的充电盒电压值为2.73伏。

在充电盒402结束充电状态时，处理器410会发送信号以打开开关412，从而中止充电，并经由UART启动半双工通信状态，其中充电盒402与眼镜设备同步，并且经由导电接口408与多功能接口406的连接在眼镜设备404和充电盒402之间进行数据交换。交换的数据可以包括，例如，充电盒使用情况、电池效率、或充电盒402的电池电量。

使用时分复用技术，充电盒402的多功能接口406可执行眼镜设备404的电池420的充电和交换数字通信这两个功能。在充电盒402的充电状态期间，不发生通信。在充电状态结束时，可使用单线半双工通信协议，例如UART通信协议，在充电盒402和眼镜设备404之间交换数据。例如，在处理器410的控制下，充电盒402可以在充电状态和通信状态之间周期性进行转换。

图5示出了在充电和通信状态期间充电盒使用示例的流程图。

在图5的示例中，在步骤502中，充电盒402包括与上述类似的组件，例如图4中所示的组件。在步骤502，充电盒402处于空闲状态，充电盒402的充电状态为非活动状态。在步骤504，当充电盒402待检测眼镜设备404的连接时，开关412处于打开位置，使得电源414未连接。如上所述，眼镜设备404与充电盒402的连接包括检测导电接口408与充电盒402的多功能接口406的至少一个触点连接，其中，多功能接口可以包括对应于眼镜设备导电接口的第一充电垫的第一触点和对应于眼镜设备导电接口的第二充电垫的第二触点。当充电设备的处理器检测到眼镜设备的连接时，进程转到步骤506。

在步骤506中，充电盒的处理器向开关412发送信号以将开关改变为闭合状态，并在充电盒的充电状态下启动充电过程。充电盒的充电状态具有初始充电时间，该初始充电时间具有第一固定时间，例如大约500毫秒，从检测到眼镜设备导电接口的充电垫与充电盒多功能接口的至少一个触点的连接开始，到以第一充电中断信号结束。在第一充电中断信号之后，充电盒的开关装置被切换到断开位置以断开电源并结束充电状态。进程转到步骤508。

在步骤508中，充电盒的处理器启动通信状态，在该状态下，在充电盒和眼镜设备之间进行数据交换，并且所连接的眼镜设备等待从充电盒接收数据。在通信状态的第一预定时间，例如10毫秒内，使用例如充电设备处理器的UART协议的通信协议将数据发送到眼镜设备。进程转到步骤510。

在步骤510中，眼镜设备使用例如眼镜设备处理器的UART的半双工通信协议，在通信状态的第二预定时间，例如10毫秒，将数据发送到充电设备。进程返回到步骤508。

充电盒通信状态期间的数据交换在步骤508和510中继续进行，其将重复预定的持续时间，例如大约50毫秒，每个数据包(充电盒到眼镜设备或眼镜设备到充电盒)小于约10毫秒，则结束通信状态。当充电盒的通信状态结束时，返回到步骤502。如果眼镜设备被完全充电或达到预期电池电量水平，则使用UART协议将眼镜设备404的电池状态传输给充电盒402，并且眼镜设备的导电接口会与充电设备的多功能接口断开。然后，进程结束，充电盒402进入低功率模式或断电模式。

眼镜设备404可以被收纳在充电盒402中。当被收纳时，充电盒402的较弱的上拉电阻，例如470k欧姆电阻被激活。在眼镜设备404放置或收纳在充电盒402内期间，眼镜设备404的47k欧姆下拉电阻将控制充电盒402的多功能接口406处的电压值相对于眼镜设备404未连接时470K欧姆上拉电阻3.0伏特的Vdd电压值较低。如上述表1所示，当上拉电阻为470k欧姆并且连接了眼镜设备404时，多功能接口406的低电压测量值可以为，例如0.27伏。当将眼镜设备404从充电盒402取出时，充电盒402的多功能接口406处的电压值将浮动升高，例如3.0伏，处理器410可以基于多功能接口406处增加的电压值快速检测到眼镜设备404被取出。

应当理解，本文描述的步骤由处理器在加载并执行有形存储在有形计算机可读介质(例如，磁性介质，例如磁盘)上的软件代码或指令时执行。计算机硬盘驱动器，光学介质(例如光盘)，固态存储器(例如闪存)或本领域已知的其他存储介质。因此，由本文描述的处理器执行的任何功能以有形存储在有形计算机可读介质上的软件代码或指令来实现。在处理器加载并执行这样的软件代码或指令之后，处理器可以执行本文描述的任何功能，包括本文描述的方法的任何步骤。

这里使用的术语“软件代码”或“代码”是指影响计算机或控制器的操作的任何指令或指令集。它们可能以计算机可执行形式(例如机器代码)存在，该形式是由计算机的中央处理单元或控制器直接执行的一组指令和数据，而人类可以理解的形式(例如源代码)可能是以便由计算机的中央处理单元或控制器执行，或者由编译器产生的中间形式(例如目标代码)执行。如本文所使用的，术语“软件代码”或“代码”还包括任何人类可理解的计算机指令或指令集，例如脚本，其可以在由计算机中央执行的解释器的帮助下即时执行。处理单元或控制器。

尽管已经参考特定示例描述了本发明主题的概述，但是在不脱离本公开示例的更广泛范围的情况下，可以对这些示例进行各种修改和改变。例如，尽管描述集中在眼镜设备上，但是其他电子设备(例如耳机)也被认为在本发明主题的范围内。仅出于方便起见，本文中可以单独地或共同地用术语“发明”来指代发明主题的此类示例，并且如果有多个以上的发明，则不希望将本申请的范围自动限制为任何单个公开或发明概念，其实是公开的。

对本文所示的示例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践所公开的教导。可以使用其他示例并从中得出其他示例，从而可以进行结构和逻辑上的替换和改变，而不脱离本公开的范围。因此，不应在限制意义上理解详细描述，并且各种示例的范围仅由所附权利要求书以及这些权利要求书所享有的等同物的全部范围来限定。