按照35U.S.C§119(e)，本申請要求U.S.臨時申請No.62/214,362的優先權，其申請日為2015年9月4日，名稱為“Laser Charging and Optical Bi-Directional Communications Using Standard USB Terminals(使用標準USB終端的激光充電和光雙向通信)”，為了教導和所有目的，通過引用將其全部公開整體地合并于此。

本申請還涉及U.S.臨時申請系列：No.62/210,303，申請日為2015年8月26日，名稱為“Diffusive Optical Fiber as Ambient Light Sensors，Optical Signal Transceiver，Proximity Sensor(擴散光纖作為環境光傳感器、光信號收發器和接近傳感器)”；No.62/212,844，申請日為2015年9月1日，名稱為“Diffusive Optical Fiber as Ambient Light Sensors，Optical Signal Transceiver，Proximity Sensor(擴散光纖作為環境光傳感器、光信號收發器和接近傳感器)”；No.62/216,861，申請日為2015年9月10日，名稱為“Diffusive Optical Fiber as Ambient Light Sensors，Optical Signal Transceiver，Proximity Sensor(擴散光纖作為環境光傳感器、光信號收發器和接近傳感器)”；No.62/193,037，申請日為2015年7月15日，名稱為“Remote Device Charging(遠程設備充電)”；No.62/195,726，申請日為2015年7月22日，名稱為“Remote Device Charging(遠程設備充電)”；以及No.62/197,321，申請日為2015年7月27日，名稱為“Device Communication，Charging and User Interaction(設備通信、充電和用戶交互)”。為了教導和所有目的，這里通過引用整體地合并以上列出的申請的全部公開內容。

技術領域

本公開一般地涉及電子設備的充電和光通信，諸如通過激光或光的方式提供充電和提供光通信的系統和方法。

背景技術：

現有的為電子設備充電的設備和方法通常是笨重的、速度或帶寬相對慢的、并且不兼容標準協議或硬件接口。因此，存在對與現有USB、micro USB和mini USB標準和硬件接口兼容的、相對高速度、高帶寬的設備和使用方法的需求。本公開解決了這些需求。

通過提供額外的背景技術、上下文，并為了進一步滿足35U.S.C§112的說明書撰寫要求，通過引用將以下參考文獻整體合并于此：Tseng的U.S.專利公開No.2013/0314028和Tsang的No.2014/0132201。

技術實現要素：

本公開提供了一種為電子設備提供充電和光通信的系統和使用方法。具體地，呈現了通過激光或光的方式提供充電和提供光通信的系統和方法。更具體地，在一個實施例中，所述系統和方法包括標準USB接口、USB協議和USB連接器。

在一個實施例中，公開了一種充電和通信設備，所述設備包括：配置為從外部源接收電力的發送器，所述發送器包括電力模塊、充電激光器和擴散片；以及配置為與所述發送器互連的接收器，所述接收器包括PV電池；其中所述電力模塊控制所述激光器；其中所述充電激光器發出由所述擴散片擴散并由所述PV電池接收的激光；其中所述接收器輸出設備電力輸出。

在另一個實施例中，公開了一種充電方法，所述方法包括：提供充電設備，所述設備包括：i)配置為從外部源接收電力的發送器，所述發送器包括電力模塊、激光器、擴散片和光子檢測器，以及ii)配置為與所述發送器互連的接收器，所述接收器包括PV電池和激光/LED二極管，其中所述光子檢測器配置為從所述激光/LED二極管接收信號；將所述充電設備與外部電源適配；從所述外部電源向所述充電設備提供電力；一旦收到激光/LED二極管信號則激活所述激光器，其中所述激光器發出由所述擴散片擴散并由所述PV電池接收的激光；并且從所述接收器輸出設備電力輸出。

在又一個實施例中，公開了一種充電和通信系統，所述系統包括：配置為從外部源接收電力的發送器，所述發送器包括電力模塊、充電激光器和擴散片；以及配置為與所述發送器互連的接收器，所述接收器包括PV電池；其中所述電力模塊控制所述激光器；其中所述充電激光器發出由所述擴散片擴散并由所述PV電池接收的激光；其中所述接收器輸出設備電力輸出；其中所述接收器進一步包括激光/LED二極管并且所述發送器進一步包括配置為從所述激光/LED二極管接收信號的光子檢測器，其中所述接收器僅當所述光子檢測器接收到激光/LED二極管的信號時輸出設備電力。

附圖說明

為了更完整地理解本公開及其優點，現將參考以下結合附圖的描述，其中相似的參考標記表示相似的部分：

圖1提供了充電和光通信系統的一個實施例的表示；

圖2a提供了圖1的充電和光通信系統的實施例的框圖；

圖2b提供了充電和光通信系統的另一個實施例的框圖；以及

圖3提供了圖1的充電和光通信系統的使用方法的流程圖。

應當理解的是附圖無需按比例繪制。在某些情況下，省略了對于理解發明不必要的細節或者使得其他細節難以理解的細節。當然，應當理解，本發明無需限制于這里示出的特定實施例。

為了協助理解本發明，下面提供了在附圖中能夠找到的組件和關聯標號的列表：

標號組件

100 設備

200 發送器

210 發送器第一端

212 發送器USB接口

220 發送器第二端

230 激光器

240 電力管理模塊

250 調制器

260 擴散片

270 光子檢測器

282 電力一

284 光通信一

300 接收器

310 接收器第一端

312 接收器第一PV電池

320 接收器第二端

370 激光/LED二極管

372 激光/LED二極管信號

382 電力二

384 光通信二

400 外部設備

482 外部設備電力

484 外部設備/設備電力通信

500 適配器

510 適配器第一端

512 適配器PV電池

520 適配器第二端

522 適配器USB接口

582 電力三

584 光通信三

具體實施方式

在下面的詳細描述中，闡述了多個特定細節以便提供對所公開的技術的深入理解。然而，本領域技術人員應當理解的是本實施例可以在沒有這些特定細節的情況下實現。在其他例子中，未詳細描述公知的方法、過程、組件和電路以免使本公開不清晰。

盡管實施例不限于此，利用諸如例如“處理”、“計算”、“運算”、“確定”、“建立”、“分析”、“檢查”等術語的討論，可以指計算機、計算平臺、計算系統、通信系統或子系統、或其他電子計算設備的操作和/或處理，其將計算機寄存器和/或存儲器內以物理(例如電子)量表示的數據處理和/或轉換成計算機寄存器和/或存儲器或者可能存儲用來執行操作和/或處理的指令的其他信息存儲介質內類似地以物理量表示的其他數據。

盡管實施例不限于此，這里使用的術語“多個”和“許多”可以包括，例如，“多個”或者“兩個或更多”。術語“多個”和“許多”可以用在整個說明書中以描述兩個或多個組件、設備、元件、單元、參數、電路等。

術語“PV”指的是光伏并且一般指將光或太陽能轉換成電的方式或方法。

術語“PV陣列”指的是PV電池或者模塊的組件。

術語“USB”指的是通用串行總線并且涉及諸如線纜和連接器的硬件、以及總線中用于連接、通信和/或功率傳輸的通信協議。

術語“USB協議”指的是USB通信協議。

術語“USB連接器”或者“USB硬件連接器”指的是物理USB連接器。

術語“無線USB”指的是使用USB協議的無線通信。

在開始對以下實施例描述之前，最好闡述本文件中使用的一些詞語和短語的定義：術語“包括”和“包含”及其派生詞指的是無限制的包含；術語“或者”是包含性的，指的是和/或；短語“關聯”和“與其關聯”及其派生詞可以指包含、包含在內、互連、與之互連、包括、包括在內、連接到或與之連接、耦合到或與之耦合、可與之通信、與之協作、交錯、并列、與之接近、束縛于或束縛到、具有等；以及術語“控制器”指的是控制至少一個操作的任何設備、系統或其部分，諸如可以在硬件、電路、固件或軟件、或者上述至少兩個的組合中實現的設備。應當注意的是與任何特定控制器關聯的功能可以是集中或分散的，無論是本地的或者遠程的。本文件中提供了一些詞語和短語的定義，本領域技術人員應當理解在許多非最常的情況下，這些定義應用于先前和之后對這些所定義的詞語和短語的使用中。

為了說明的目的，這里闡述了許多細節以便提供對本技術的深入理解。然而應注意的是本公開可以以超出這里闡述的特定細節以各種方式實現。此外，盡管這里示出的示例實施例示出了系統的各種組件在一起，應當理解的是系統的各種組件可以位于分布式網絡的分散部分，諸如通信網絡、節點、和/或因特網，或者在專用的安全、不安全和/或加密系統內和/或在位于該網絡內部或外部的網絡操作或管理設備內。作為一個示例，無線設備也可以用于指對這里描述的網絡或通信環境和/或收發器和/或基站和/或接入點的任何一個或多個方面進行管理和/或配置或與之通信的任何設備、系統或模塊。

因此，應當理解的是系統的組件可以組合到一個或多個設備，或在設備之間分開。

此外，應當理解的是包括連接元件的通信信道的各種鏈路，可以是有線鏈路或者無線鏈路、或其任何組合、或者任何其他已知或之后研發的能夠向/從連接的元件提供和/或通信數據的元件。這里使用的術語模塊可以指任何已知或者之后研發的能夠執行與該元件關聯的功能的硬件、電路、電子線路、軟件、固件或其組合。這里使用的術語確定、運算和計算及其變型可以交替使用，并且包括任何類型的方法、處理、技術、數學操作或協議。

關于圖1-3，描繪了充電和光通信設備100的實施例。

一般地，設備100包括發送器200和接收器300。發送器200包括發送器第一端210和發送器第二端220、激光器230、電力管理240、調制器250、擴散片(diffuser film)260和光子檢測器270。發送器第一端210包括發送器USB接口212。發送器200接收外部設備電力482并且可以通過外部設備/設備電力通信484與一個或多個外部設備通信。發送器200向接收器300提供光通信一284，并從接收器300接收激光/LED二極管信號373。

接收器300包括接收器第一端310和接收器第二端320、接收器第一PV電池312和發出激光/LED二極管信號372的激光/LED二極管370。接收器300發出電力二382和光通信二384。接收器第一PV電池312和激光/LED二極管370位于接收器第一端310處。接收器300從發送器200接收光通信一284并從發送器200接收電力一282。接收器激光/LED二極管370發出指向發送器光子檢測器270的激光/LED二極管信號372。

設備100可進一步包括適配器500。適配器500包括適配器第一端510和適配器第二端520。一般地，適配器500在適配器第一端510處與接收器300適配，并且進一步包括適配器USB接口522。適配器500，在內部地從接收器300部分接收電力二382和光通信二384，并且經由USB接口522將電力二382和光通信二384中的一個或兩個轉換成USB協議以便經由USB硬件接口提供電力二382和光通信二384中一個或多個。

發送器200從一個或多個外部源接收電力，即外部設備電力482，外部源例如是標準壁式插座、個人計算機或者膝上計算機，并且可以是無線連接。在發送器USB接口210處接收外部設備電力482。發送器USB接口210是USB硬件接口并且使用USB協議進行操作。發送器電力管理模塊240接收來自發送器USB接口210的電力并將電力傳送到激光器230和調制器250。進一步地，發送器電力管理模塊240經由一個或多個驅動電路和/或控制器來控制激光器230。激光器230將從電力管理模塊240接收的電能轉換成光能。激光器230向擴散片260發出光，擴散片260朝向接收器200擴散或者傳播接收到的光，以使得接收器第一PV電池312能夠接收。在一個實施例中，包含一個或多個波導以接收和發送激光。

由電力管理模塊240供電的調制器250，調制雙向光通信功能，接收來自諸如膝上計算機的外部源的輸入，并輸出到激光器230，以使能經由激光器230輸出的光通信。調制器250可以以本領域技術人員已知的任何方式調制激光，包括幅度調制、相位調制和/或極化調制。在一個實施例中，其中設備100未配置為執行光通信，調制器模塊250不是設備100的組件。

光子檢測器270位于發送器第二端220并且被安置以接收從接收器激光/LED二極管370發送的激光/LED二極管信號372。光子檢測器270與電力管理模塊240通信并向電力管理模塊240提供信號以指示接收到或未接收到激光/LED二極管信號372。在一個實施例中，電力管理模塊240僅在電力管理模塊240接收到來自光子檢測器270的信號，即激光/LED二極管信號372已經確定被接收到時操作激光器230(也就是說，向激光器230發送信號以激活和發出激光)。

接收器第一PV電池312通過擴散片260接收來自激光器230的激光。在一個實施例中，接收器第一PV電池312位于接收器第一端310，其中接收器第一端310配置為公端以適配發送器第二端220的母端。接收器激光/LED二極管370發出指向發送器光子檢測器270的激光/LED二極管信號372。激光/LED二極管信號的功能是建立發送器200和接收器300之間的通信，并且作為前述討論的安全設備(也就是說，用來激活或者不激活激光器230)。在一個實施例中，接收器激光/LED二極管370置于接收器第一PV電池312的鄰近或者旁邊或其側面。在一個實施例中，接收器激光/LED二極管370在接收器第一端310處平行置于接收器300的外側表面。

接收器第一PV電池312將接收的激光轉換成電力作為電力二382輸出。接收器300輸出的電力在接收器第二端320處提供并且可包括本領域技術人員已知的任何格式，包括60赫茲的120伏特和50赫茲的230伏特。在一個實施例中，接收器300輸出的電力是USB協議的。

在一個實施例中，發送器USB接口212和適配器USB接口522中的一個或二者包括本領域技術人員已知的任何USB硬件接口，包括micro-USB、mini-USB和標準USB硬件接口。

在一個實施例中，設備100具有與本領域技術人員已知的USB設備近似的物理尺寸，例如USB存儲器設備。

在一個實施例中，設備100的元件之間的一個或多個互連包括無線USB。

在另一個實施例中，設備100單獨執行光(即基于激光的)充電，其中將第一外部設備(例如膝上計算機、個人計算機、智能電話)提供的電力提供給第二外部設備(例如膝上計算機、個人計算機、智能電話)。

在一個實施例中，設備100單獨執行第一外部設備(例如膝上計算機、個人計算機、智能電話)和第二外部設備(例如膝上計算機、個人計算機、智能電話)之間的光(即基于激光的)通信。

在一個實施例中，設備100包括其自身的電源，例如諸如鋰電池的電池，以向激光器供電并提供以上公開的任何集合的功能，例如充電和光通信。

在一個實施例中，設備100可以以三個可選模式中的任何一個操作：僅充電、僅光通信、和同時充電和光通信。

參考圖1和2，圖3提供了示出充電和光通信系統100的示例使用方法的流程圖。一般地，方法600從步驟604開始并在步驟632結束。

在方法600的步驟608，設備100通過接收器第一端210適配到外部設備400。設備100接收外部設備電力482，并且在一些實施例中，可經由外部設備/設備電力通信484與外部設備通信。外部設備/設備電力通信484可包括開/關接收或不接收信號和電力調制信號，在一些實施例中后者由電力管理模塊240控制。

在步驟612，查詢設備100是否從接收器接收到二極管信號。更具體地，與電力管理模塊240通信的發送器200的光子檢測器270向電力管理模塊240提供信號以指示從接收器300接收到或未接收到激光/LED二極管信號372。如果查詢的結果為是或者肯定的，已經接收到這種信號，方法600前進到步驟616。如果查詢的結果為否或者否定的，未接收到該信號，方法600前進到步驟628。

在步驟616，激光器230被電力管理模塊240激活。方法600然后前進到步驟620。

在步驟620，激光器230發送電力和/或提供基于光的雙向通信，如用戶所選擇的或者如設備100所配置的。方法600然后前進到步驟624。

在步驟624，查詢設備100是否繼續從接收器接收到二極管信號。更具體地，與電力管理模塊240通信的發送器200的光子檢測器270向電力管理模塊240提供信號以指示從接收器300接收到或者未接收到激光/LED二極管信號372。如果查詢的結果為是或者肯定的，繼續接收這種信號，方法600前進到步驟620。如果查詢的結果為否或者否定的，已經停止接收該信號，方法600前進到步驟628。

在方法600的步驟628，激光器230被電力管理模塊240去激活。方法600然后前進到步驟632，在此方法600結束。

在詳細描述中，闡述了多個特定細節以便提供對所公開的技術的深入理解。然而，本領域技術人員應當理解的是本實施例可以在沒有這些特定細節的情況下實現。在其他例子中，未詳細描述公知的方法、過程、組件和電路以免使本公開不清晰。

盡管實施例不限于此，利用諸如例如“處理”、“計算”、“運算”、“確定”、“建立”、“分析”、“檢查”等術語的討論，可以指計算機、計算平臺、計算系統、通信系統或子系統、或其他電子計算設備的操作和/或處理，其將計算機寄存器和/或存儲器內以物理(例如電子)量表示的數據處理和/或轉換成計算機寄存器和/或存儲器或者可能存儲用來執行操作和/或處理的指令的其他信息存儲介質內類似地以物理量表示的其他數據。

盡管實施例不限于此，這里使用的術語“多個”和“許多”可以包括，例如，“多個”或者“兩個或更多”。術語“多個”和“許多”可以用在整個說明書中以描述兩個或多個組件、設備、元件、單元、參數、電路等。例如，“多個站”可以包括兩個或多個站。

最好闡述本文件中使用的一些詞語和短語的定義：術語“包括”和“包含”及其派生詞指的是無限制的包含；術語“或者”是包含性的，指的是和/或；短語“關聯”和“與其關聯”及其派生詞可以指包含、包含在內、互連、與之互連、包括、包括在內、連接到或與之連接、耦合到或與之耦合、可與之通信、與之協作、交錯、并列、與之接近、束縛于或束縛到、具有等；以及術語“控制器”指的是控制至少一個操作的任何設備、系統或其部分，諸如可以在硬件、電路、固件或軟件、或者上述至少兩個的組合中實現的設備。應當注意的是與任何特定控制器關聯的功能可以是集中或分散的，無論是本地的或者遠程的。本文件中提供了一些詞語和短語的定義，本領域技術人員應當理解在許多非最常的情況下，這些定義應用于先前和之后對這些所定義的詞語和短語的使用中。

將描述關于通信系統以及用于諸如在無線網絡中、或者一般地在使用任何通信協議操作的任何通信網絡中執行通信的協議、技術、方式和方法的示例實施例。其示例是家庭或者接入網絡、無線家庭網絡、無線協作網絡等。然而應當理解的是通常，這里公開的系統、方法和技術在其他類型的通信環境、網絡和/或協議中同樣可以良好地工作。

為了說明的目的，這里闡述了許多細節以便提供對本技術的深入理解。然而應注意的是本公開可以以超出這里闡述的特定細節以各種方式實現。

此外，應當理解的是包括連接元件的通信信道的各種鏈路(可能沒有示出連接了元件)，可以是有線鏈路或者無線鏈路、或其任何組合、或者任何其他已知或之后研發的能夠向/從連接的元件提供和/或通信數據的元件。這里使用的術語模塊可以指任何已知或者之后研發的能夠執行與該元件關聯的功能的硬件、電路、電子線路、軟件、固件或其組合。這里使用的術語確定、運算和計算及其變型可以交替使用，并且包括任何類型的方法、處理、技術、數學操作或協議。

此外，盡管這里描述的部分示例實施例是指向執行某種功能的收發器的發送器部分，或者執行某種功能的收發器的接收器部分，本公開旨在相同收發器和/或其他(多個)收發器中分別包括對應和互補的發送器側或接收器側功能，反之亦然。

盡管上述流程圖已經對于事件的特定序列予以討論，應當理解的是可以在不會實質上影響實施例操作的情況下對該序列發生改變。此外，事件的準確序列不需要按照示例實施例中所闡述的發生。此外，這里示出的示例技術不限于具體示出的實施例，但是也能夠應用于其他示例實施例并且每個描述的特征都是獨立和分別可要求保護的。

此外，可以實現系統、方法和協議以改進專用計算機、已編程微處理器或者微控制器和外圍集成電路元件、ASIC或其他集成電路、數字信號處理器、諸如離散元件電路的硬件連接的電子或者邏輯電路、諸如PLD、PLA、FPGA、PAL的可編程邏輯器件、調制解調器、發送器/接收器、任何類似裝置等中的一個或多個。一般地，能夠實現狀態機進而能夠實現這里示出的方法的任何設備都能夠從根據這里提供的本公開的各種通信方法、協議和技術中獲益。

這里描述的處理器的示例可以包括但不限于以下至少一個：和801、具有4G LTE集成和64比特計算的和615、具有64比特構架的A7處理器、M7運動協同處理器、系列、處理器家族、處理器家族、處理器家族、處理器家族、i5-4670K和i7-4770K 22nm Haswell、22nm Ivy Bridge、處理器家族、FX-6300和FX-835032nm Vishera、處理器、TexasJacinto C6000^TM自動資訊處理器、TexasOMAP^TM自動級移動處理器、Cortex^TM-M處理器、Cortex-A和ARM926EJ-S^TM處理器、AirForce BCM4704/BCM4703無線網絡處理器、AR7100無線網絡處理單元、其他工業等價處理器，并且可使用任何已知或未來研發的標準、指令集、庫和/或構架來執行計算功能。

進一步地，公開的方法可以在使用對象或面向對象軟件開發環境的軟件中容易地實現，所述軟件開發環境提供能夠在各種計算機或者工作站平臺上使用的便攜源代碼。可選地，公開的系統可以部分或全部在硬件中實現，所述硬件使用標準邏輯電路或超大規模集成電路(VLSI)設計。使用軟件還是硬件來實現與實施例一致的系統取決于系統的速度和/或效率要求、特定功能、和使用的特定軟件或硬件系統或微處理器或微計算機系統。這里示出的通信系統、方法和協議能夠由本領域技術人員使用任何已知的或者后來研發的系統、結構、設備和/或軟件根據這里提供的功能性描述并且結合計算機和電信領域的基礎知識容易地在硬件和/或軟件中實現。

此外，公開的方法可容易地在可以存儲在存儲介質中的軟件和/或固件中實現，以改進以下的性能：與控制器和存儲器協作的已編程通用計算機、專用計算機、微處理器等。在這些例子中，系統和方法可以實現為嵌入到個人計算機的程序，諸如applet、JAVA.RTM或者CGI腳本，作為駐留在服務器或計算機工作站上的資源，作為嵌入到專用通信系統或系統組件的程序等。系統還可以通過物理上將系統和/或方法結合到軟件和/或硬件來實現，諸如通信收發器的硬件和軟件系統。

各種實施例也可以或可選地全部或部分在軟件和/或固件中實現。該軟件和/或固件可以是包含在非易失性計算機可讀存儲介質中或其上的指令的形式。這些指令然后可以由一個或多個處理器讀取和運行以實現這里描述的操作的性能。指令可以是任何合適的形式，例如但不限于源代碼、編譯代碼、解釋代碼、可執行代碼、靜態代碼、動態代碼等。這種計算機可讀介質可以包括用于以可由一個或多個計算機讀取的形式存儲信息的任何有形非易失性介質，例如但不限于，只讀存儲器(ROM)；隨機存取存儲器(RAM)；磁盤存儲介質；光存儲介質；閃速存儲器等。

因此顯而易見的是至少已經提供了用于激光和光充電和通信的系統和方法。盡管已經結合若干實施例描述了實施例，明顯的是許多替代、修改和變型將對或對適用領域的普通技術人員是顯而易見的。因此，本公開旨在包含所有在本公開精神和范圍內的這些替代、修改、等價物和變型。