技术领域
实施例一般涉及电池供电的装置的充电。更具体地说，实施例涉及使用聚焦的超声束来对电池供电的装置进行充电。
讨论
随着诸如笔记本计算机、平板计算机和智能电话的电池供电的装置可以越来越普及，关于这些装置的充电也可遇到挑战。具体地说，传统的基于接触的充电器可以在装置与装置之间不同，这可导致终端用户携带多个不同的充电器并且可能挣扎于标识用于具体装置的正确的充电器。虽然诸如电容性的或电感性的充电器的非接触式充电器在某些情况下可以是适合的，但是仍然存在相当大的改进空间。例如，电容性的充电器可具有低的效率并且要求特殊材料（诸如金属机架），而电感性的充电器可导致对周围装置的电磁干扰（EMI）。此外，由于安全担忧，近来在超声充电中的改进可具有有限的商业可行性。
附图说明
通过阅读下面的说明书和所附权利要求，并通过参考以下附图，本发明的实施例的各种优点对本领域技术人员将变得显而易见，所述附图中：
图1是根据一实施例的非接触式充电表面上的多个电池供电的装置的示例的平面图；
图2是根据一实施例的在电池供电的装置和非接触式充电表面之间的接口的示例的侧视图；
图3是根据一实施例的非接触式充电安装的示例的侧视图；
图4是根据一实施例的非接触式充电器的示例的框图；
图5是根据一实施例的传送器子阵列的示例的框图；
图6是根据一实施例的子阵列组件和电池操作的装置之间的接口的示例的框图；
图7是根据一实施例的电池供电的装置的示例的后视图；
图8是根据一实施例的对电池操作的装置充电的方法的示例的流程图；以及
图9根据一实施例的将超声束调适成电池操作的装置的充电水平的方法的示例的流程图。
具体实施方式
图1示出了非接触式充电器的充电表面10，在其上可以放置多个电池操作的装置12（12a-12d），以便对装置12的内部电池进行充电，而无需使用缆线、插头、连接器等等。示出的充电表面10可以被放置在水平表面上，诸如，例如，桌面上或桌上，虽然也可以使用其他非水平配置。装置12可以在尺寸和类型上变化，并且可以具有不同的功能。例如，第一装置12a可以是可转换平板，第二装置12b可以是电子书（ebook）阅读器12b，第三装置12c可以是一种类型的智能电话，以及第四装置12d可以是另一种类型的智能电话12d。示出的充电表面10一般表示通用无线充电的解决方案，其中，其接受具有不同功能和/或制造商的装置，并且不要求将装置12插入到表面10中或者以其他方式连接到表面10以便对它们充电。如将被更详细地讨论的，充电表面10可以使用超声能量对装置充电。
继续参考图1和2，所示的充电表面10包括超声网格/阵列，其能够自动确定装置12中的每一个的定位并且直接将超声束聚焦至装置12的超声接收器（例如，束收集器，未示出）上。例如，图2示出当装置12a放置在充电表面10上以及当装置12a与充电表面10由空气间隙分开（例如，在初始放置之前、在移动/重新定位期间、移去之后最初）时，充电表面10可以将超声束14聚焦至装置12a的表面的特定位点（location）上。
由于所示的充电表面10能够自动确定装置12的定位，装置12的用户可以容易地将装置12放置在充电表面10上，而不用考虑它们的方向或位点，并且确保装置将被充电。此外，由于束14的聚焦性质以及充电表面10跟踪所示装置12的位置的能力，对人暴露于超声束14的安全担忧可以被避免。图 3示出了充电表面可以被结合到其他的结构中，诸如耦合到非水平表面和/或对象(诸如汽车仪表板18)的安装16。
现在转到图4，示出非接触式充电器20，其中充电表面10包括传送器子阵列24的阵列22。每个传送器子阵列24一般可以包括多个超声传送器。如将被更详细地讨论的，子阵列24中的一个或更多可以包括光检测器34。所示的充电器20还包括逻辑26，其被配置成检测电池供电的装置的邻近超声接收器相对于充电表面10的位点。该逻辑26还可以选择性地激活传送器子阵列24中的一个或更多以将超声束聚焦到邻近的超声接收器上。具体地说，逻辑26可以仅激活与电池供电的装置的邻近超声接收器（例如，束收集器）相重叠的（例如，是下方）的传送器子阵列24。
图5示出具有多个子阵列组件28的具体的传送器子阵列24，所述子阵列组件28具有超声传送器（TX）30来输出超声能量。超声传送器30可以是基于微机电系统（MEMS）的超声换能器，诸如，例如电容性的微加工超声换能器（CMUT）。MEMS和/或CMUT技术的使用可以避免非接触充电器中对于其它特殊材料（例如，金属机架）的任何需要。超声传送器30中的一个或更多也可以具有对应的超声接收器（RX）32。如将被更详细地讨论的，对应的超声接收器32还可以能够捕获从附近的电池供电的装置反射的超声能量，其中捕获的超声能量可以便于对这些装置进行跟踪。对应的超声接收器32还可以使用基于MEMS的技术来制造，所述基于MEMS的技术诸如，例如CMUT技术。示出的传送器子阵列24还包括光检测器34，其也可以用于跟踪附近的电池供电的装置以及确定这些装置的充电水平。传送器子阵列24还可以包括一个或更多超声测距仪（ultrasonic ranger）（未示出）以便于跟踪装置。
现在转向图6，示出子阵列组件28和电池供电的装置12之间的接口。如已经所述的，子阵列组件28可以包括超声传送器30，所述超声传送器30基于由数字到模拟（D/A）转换器38处理的输入能量源信号36而输出超声能量40。超声能量40可以与来自若干其他子阵列组件的超声能量相组合以产生超声束，诸如束14（图2）。
在所示的示例中，电池操作的装置12包括超声接收器42，其邻近于子阵列组件28并通过媒体48（例如，空气）收集超声能量40。示出的超声接收器42还使用模拟到数字（A/D）转换器44来驱动诸如内部电源、电池和/或充电器的负载46。超声传送器30和邻近的超声接收器42可以阻抗匹配以对于超声能量40达到通过媒体48的较高的效率。子阵列组件28还可以包括对应于超声传送器30的超声接收器32来捕获从电池操作的装置12反射回的超声能量。在一个示例中，对应的超声接收器32使用A/D转换器52来处理所接收的超声能量。
电池操作的装置12还可以包括参与与子阵列组件28的低功率脉冲和确认握手的超声传送器（未示出）。更具体地说，子阵列组件28可以被用来生成低功率脉冲，对于所述低功率脉冲，装置12的超声传送器可以通过发送回确认对准的编码脉冲来进行回复。在此类情况下，仅接收到确认的子阵列组件28（或对应的子阵列）可以被激活以用于生成超声束。
图7示出电池供电的装置12，其具有定位在装置12壳体的外表面上的超声接收器42。另外，束反射器（beam reflector）50可以被定位在超声接收器42周边或定位围绕在超声接收器42周边，其中，冲击束反射器50的超声能量可以以较高的速度（例如，比能量从壳体反射离开的速度更快）被反射回诸如充电表面10（图1、2和4）的充电表面。因此，当装置12移过非接触式充电器时，来自束反射器50的反射的超声能量可以由非接触式充电器用于明确确定装置12在非接触式充电器的充电表面上的位置和方向。传送的超声束的波脉冲特性（例如，频率、波速度）的知识也可以在评估反射的超声能量时被考虑到。
装置12还可以具有安置在壳体外表面上的充电灯54，其中在邻近的充电表面上的一个或更多光检测器（诸如，例如光检测器34（图5））可以检测充电灯54。就这方面而言，电池供电的装置12的充电水平可以基于该充电灯的状态（例如，绿色是充满电，红色是正在充电等）来被确定，并且超声束的功率可以基于装置12的充电状态来被调节（例如，增加束功率以增加充电，降低束功率以降低充电等）。虽然示出的超声接收器42、束反射器50和充电灯54被安置在装置12的后表面上，但取决于情况而可以使用其他配置（例如，前表面、侧表面等，或其组合）。
图8示出了对电池充电的方法56。该方法56可以被实现为一组逻辑和/或固件指令，其被存储在机器或计算机可读存储媒体（诸如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、闪速存储器等）中、在可配置逻辑（诸如例如可编程逻辑阵列（PLA）、现场可编程门阵列（FPGA）、复杂可编程逻辑装置（CPLD））中、在使用电路技术的固定功能性逻辑硬件（诸如例如专用集成电路（ASIC）、互补金属氧化物半导体（CMOS）或晶体管-晶体管逻辑（TTL）技术）中、或在它们的任何组合中。例如，用于施行方法56中示出的操作的计算机程序代码可以以一种或更多种编程语言的任何组合来写，所述一种或更多种编程语言包括面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C ++或者类似的以及常规的过程编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言。在一个示例中，已经被讨论的，方法56在逻辑26（图4）中实现。
所示的处理框58检测到电池供电的装置的邻近的超声接收器相对于非接触式充电器的充电表面的位点。如已经所述的，充电表面可以包括传送器子阵列的超声阵列。在一个示例中，框58使用低功率脉冲和确认握手来检测邻近的超声接收器的位点。更具体地说，传送器子阵列可以被用于生成低功率脉冲，对于所述低功率脉冲，附近装置的束收集器可以通过发送回确认对准的编码脉冲来进行回复。
传送器子阵列（例如，接收对准确认的子阵列）中的一个或更多可以基于位点在框60选择性地被激活以在邻近的超声接收器上聚焦超声束。框62可以确定该装置是否已经移动。因此，框62可以涉及接收来自传送器子阵列上对应的超声接收器的一个或更多信号，并且使用所述一个或更多信号来标识关于被定位在邻近的超声接收器周边的束反射器的束反射能量中的差别。在此类情况下，移动的三维（3D，例如，x-y-z）特性可以在框64基于该差别被确定。
例如，在各个传送器子阵列的反射的超声能量的存在或缺乏可以提供关于移动的横向位点信息（例如，x-y），而反射的超声能量的强度和/或响应时间可以提供关于移动的深度信息（例如，z）。
在另一个示例中，框62可以涉及接收来自传送器子阵列中光检测器的一个或更多信号，并且接收来自传送器子阵列中超声测距仪（例如，格罗夫检测器（grove detector））的一个或更多信号，其中移动的3D特性可以基于来自光检测器和超声测距仪的信号来被确定。更具体地说，在各个传送器子阵列的环境光的存在或缺乏可以提供关于移动的横向位点信息（例如，x-y），而来自超声测距仪的信号可以提供关于移动的深度信息（例如，z）。
框66可以提供是否存在超出范围的情况的确定。超出范围的情况一般可以被用于预防人体暴露于超声能量。更具体地说，如果电池供电的装置被移动足够远离充电表面，则可以检测到关于该移动的超出范围的情况。在一个示例中，传送器子阵列可以用于将已知的波脉冲发送到邻近的超声接收器，其中来自传送器子阵列上对应的超声接收器的一个或更多信号可以被接收。另外，可以接收来自传送器子阵列上的光检测器的一个或更多信号。如果环境光在光检测器被检测到或反射的已知脉冲波的响应时间足够长（例如，超出响应时间），则可以确定存在超出范围的情况且框68可以中止超声束。否则，超声束的聚焦将基于该移动在所示的框70被调节（例如，超声束跟随装置）。
图9示出将超声束调适至电池供电的装置的充电水平的方法72。该方法72可以被实现为一组逻辑和/或固件指令，其存储在机器或计算机可读存储媒体（诸如RAM、ROM、PROM、闪速存储器等）中、在可配置逻辑（诸如，例如，PLA、FPGA、CPLD）中、在使用电路技术的固定功能性逻辑硬件（诸如，例如ASIC、CMOS或TTL技术）中、或在它们的任何组合中。在一个示例中，已经被讨论的，方法72在逻辑26中（图4）被实现。
示出的处理框74提供检测电池供电的装置的充电灯，其中，充电灯可以被安置在装置的后外表面上。充电灯的检测可以涉及利用已知的关于该装置的邻近的超声接收器的信息。例如，一旦具体的邻近的超声接收器被定点（locate），框74可以使用来自在那个接收器的一定距离之内（例如，由最大装置尺寸信息所约束）的光检测器的信息来定点该充电灯。另外，如果已经检测到多个电池供电的装置，则框74可以确定哪个充电灯最接近各邻近的超声接收器来标识相应的充电灯。还可以使用其他方法。装置的充电水平可以在框76基于充电灯的状态（例如，颜色、波长）来确定，其中，超声束的功率在框78基于充电状态来调节。
另外的注释和示例
示例1可以包括一种非接触式充电器，所述非接触式充电器包括充电表面，所述充电表面包括传送器子阵列的阵列，每个传送器子阵列具有多个超声传送器。所述非接触式充电器还可以包括逻辑来检测电池供电的装置的邻近的超声接收器相对于所述充电表面的位点，并基于所述位点来选择性地激活所述传送器子阵列中的一个或更多以在所述邻近的超声接收器上聚焦超声束。
示例2可以包括示例1的所述非接触式充电器，其中所述逻辑将检测所述邻近的超声接收器的移动，并响应于所述移动来调节所述超声束的聚焦。
示例3可以包括示例2的所述非接触式充电器，其中所述传送器子阵列中的多个具有对应的超声接收器，并且所述逻辑将接收来自所述对应的超声接收器的一个或更多信号，使用来自所述对应的超声接收器的所述一个或更多信号以标识关于定位在所述邻近的超声接收器周边的束反射器的束反射能量中的差别，并且基于所述差别来确定所述移动的三维特性。
示例4可以包括示例2的所述非接触式充电器，其中所述传送器子阵列中的多个具有光检测器和超声测距仪，并且所述逻辑将从所述光检测器接收一个或更多信号，从所述超声测距仪接收一个或更多信号，以及基于来自所述光检测器的所述一个或更多信号以及来自所述超声测距仪的所述一个或更多信号来确定所述移动的三维特性。
示例5可以包括示例2的所述非接触式充电器，其中所述逻辑将检测与所述移动相关联的超出范围的情况，并响应于所述超出范围的情况而中止所述超声束。
示例6可以包括示例5的所述非接触式充电器，其中所述传送器子阵列中的多个具有光检测器和对应的超声接收器，并且所述逻辑将使用所述传送器子阵列发送已知的波脉冲到所述邻近的超声接收器，接收来自所述光检测器的一个或更多信号，并且接收来自所述对应的超声接收器的一个或更多信号，其中，基于来自所述光检测器的所述一个或更多信号以及来自所述对应的超声接收器的所述一个或更多信号来检测所述超出范围的情况。
示例7可以包括示例1至6中任一项的所述非接触式充电器，其中所述充电表面还包括光传感器，所述逻辑用于检测所述电池供电的装置的充电灯，基于所述充电灯的状态来确定所述电池供电的装置的充电水平，以及基于所述电池供电的装置的充电状态来调节所述超声束的功率。
示例8可以包括电池供电的装置，所述电池供电的装置包括超声接收器、定位在所述超声接收器的周边的束反射器和将来自所述超声接收器的充电信号传输至电池的充电电路。
示例9可以包括示例8的所述电池供电的装置，还包括壳体，其中所述束反射器被耦合至所述壳体的外表面。
示例10可以包括示例9的所述电池供电的装置，还包括安置在所述壳体的所述外表面上的充电灯。
示例11可以包括一种操作非接触式充电器的方法，所述方法包括检测电池供电的装置的邻近的超声接收器相对于所述非接触式充电器的充电表面的位点，所述充电表面包括传送器子阵列的超声阵列。所述方法还可以提供基于所述位点来选择性地激活所述传送器子阵列中的一个或更多以在所述邻近的超声接收器上聚焦超声束。
示例12可以包括示例11的所述方法，还包括检测所述邻近的超声接收器的移动；并且响应于所述移动来调节所述超声束的聚焦。
示例13可以包括示例12的所述方法，其中所述传送器子阵列中的多个具有对应的超声接收器，并且所述方法还包括接收来自所述对应的超声接收器的一个或更多信号，使用来自所述对应的超声接收器的所述一个或更多信号以标识关于定位在所述邻近的超声接收器周边的束反射器的束反射能量中的差别，并且基于所述差别确定所述移动的三维特性。
示例14可以包括示例12的所述方法，其中所述传送器子阵列中的多个具有光检测器和超声测距仪，并且所述方法还包括从所述光检测器接收一个或更多信号，从所述超声测距仪接收一个或更多信号，以及基于来自所述光检测器的所述一个或更多信号以及来自所述超声测距仪的所述一个或更多信号来确定所述移动的三维特性。
示例15可以包括示例12的所述方法，还包括检测与所述移动相关联的超出范围的情况，并响应于所述超出范围的情况而中止所述超声束。
示例16可以包括示例15的所述方法，其中所述传送器子阵列中的多个具有光检测器和对应的超声接收器，并且所述方法还包括使用所述传送器子阵列发送已知的波脉冲到所述邻近的超声接收器，接收来自所述光检测器的一个或更多信号，并且接收来自所述对应的超声接收器的一个或更多信号，其中，基于来自所述光检测器的所述一个或更多信号以及来自所述对应的超声接收器的所述一个或更多信号来检测所述超出范围的情况。
示例17可以包括示例11至16中任一项所述的方法，其中所述充电表面还包括光传感器，所述方法还包括检测所述电池供电的装置的充电灯，基于所述充电灯的状态来确定所述电池供电的装置的充电水平，以及基于所述电池供电的装置的充电状态来调节所述超声束的功率。
示例18可以包括至少一个计算机可读存储媒体，所述至少一个计算机可读存储媒体包括指令的集合，所述指令如果由非接触式充电器执行，则导致所述非接触式充电器检测电池供电的装置的邻近的超声接收器相对于所述非接触式充电器的充电表面的位点，所述充电表面包括传送器子阵列的超声阵列。指令如果被执行，则还可以导致所述非接触式充电器基于所述位点来选择性地激活所述传送器子阵列中的一个或更多以在所述邻近的超声接收器上聚焦超声束。
示例19可以包括示例18的所述至少一个计算机可读存储媒体，其中所述指令如果被执行，则导致所述非接触式充电器检测所述邻近的超声接收器的移动，并响应于所述移动来调节所述超声束的聚焦。
示例20可以包括示例19的所述至少一个计算机可读存储媒体，其中所述传送器子阵列中的多个具有对应的超声接收器，并且如果所述指令被执行，则导致所述非接触式充电器从所述对应的超声接收器接收一个或更多信号，使用来自所述对应的超声接收器的所述一个或更多信号来标识关于定位在所述邻近的超声接收器周边的束反射器的束反射能量中的差别，并且基于所述差别来确定所述移动的三维特性。
示例21可以包括示例19的所述至少一个计算机可读存储媒体，其中所述传送器子阵列中的多个具有光检测器和超声测距仪，并且所述指令如果被执行，则导致所述非接触式充电器从所述光检测器接收一个或更多信号，从所述超声测距仪接收一个或更多信号，以及基于来自所述光检测器的所述一个或更多信号以及来自所述超声测距仪的所述一个或更多信号来确定所述移动的三维特性。
示例22可以包括示例19的所述至少一个计算机可读存储媒体，其中所述指令如果被执行，则导致所述非接触式充电器检测与所述移动相关联的超出范围的情况，并响应于所述超出范围的情况中止所述超声束。
示例23可以包括示例22的所述至少一个计算机可读存储媒体，其中所述传送器子阵列中的多个具有光检测器和对应的超声接收器，并且所述指令如果被执行，则导致所述非接触式充电器使用所述传送器子阵列来发送已知的波脉冲到所述邻近的超声接收器，接收来自所述光检测器的一个或更多信号，并且接收来自所述对应的超声接收器的一个或更多信号，其中，基于来自所述光检测器的所述一个或更多信号以及来自所述对应的超声接收器的所述一个或更多信号来检测所述超出范围的情况。
示例24可以包括示例18至23中任一项的所述至少一个计算机可读存储媒体，其中所述充电表面还包括光传感器，并且所述指令如果被执行，则导致所述非接触式充电器检测所述电池供电的装置的充电灯，基于所述充电灯的状态来确定所述电池供电的装置的充电水平，以及基于所述电池供电的装置的所述充电状态来调节所述超声束的功率。
示例25可以包括一种非接触式充电器，所述非接触式充电器包括用于实行示例11至17的任一项的所述方法的部件。
因此，本文描述的技术可以相对于电容性的解决方案而改进充电效率。此外，与电感性的充电相关联的EMI担忧以及与常规的超声充电解决方案相关联的安全担忧可以被避免，同时提供比得上有线充电的能力的充电速率。另外，技术可以能够实现无忧定位以及多个装置的通用充电。作为结果，平台可以是在简化对接和充电方面具有增强的整体用户体验的更加用户友好的平台。
本发明的实施例可适用于与所有类型的半导体集成电路（“IC”）芯片来一起使用。这些IC芯片的示例包括但不限于处理器、控制器、芯片组组件、可编程逻辑阵列（PLA）、存储器芯片、网络芯片、芯片上系统（SoC）、SSD/NAND控制器ASIC以及类似的。另外，在一些图中，信号导线使用线表示。一些可以是不同的来指示更多构成信号路径，具有数字标号以指示多个构成信号路径，和/或在一个或更多端具有箭头以指示主信息流的方向。然而，这不应当以限制性的方式来解释。相反，此类增加的细节可以结合一个或更多示范性实施例来使用，以便于更容易理解电路。任何表示的信号线，无论是否具有另外的信息，实际上可以包括一个或更多信号，该一个或更多信号可以在多个方向中传播并且可以通过任何适合类型的信号方案来实现，例如，通过差分对实现的数字或模拟线路、光纤线路和/或单端线路。
示例大小/模型/值/范围可以已经给定，然而本发明的实施例并不限于其。随着制造技术（例如，光刻）随着时间演进，预期将能够制造更小尺寸的装置。另外，为了简化说明和讨论并且以免模糊本发明实施例的某些方面，与IC芯片和其它组件的众所周知的电源/地连接可以在附图中被示出或可以没有在附图中被示出。另外，布置可以以框图的形式示出以便避免模糊本发明的实施例，以及还考虑到以下事实：关于此类框图布置的实现的细节高度取决于在其内实施例将被实现的平台，即，此类细节应当良好地在本领域技术人员的认知范围之内。在特定细节（例如，电路）被陈述以便描述本发明的示例实施例的情况下，对于本领域技术人员应当显而易见的是本发明的实施例能够在没有这些特定细节或者具有这些特定细节的变化的情况下被实践。描述因此将被视为是说明性的而不是限制性的。
术语“耦合”可以在本文中被使用来指在所讨论的组件间的任何类型的关系（直接的或间接的），以及可以应用于电的、机械的、流体的、光学的、电磁的、机电的或者其它的连接。另外，术语“第一”、“第二”等可以在本文中仅用于便于讨论，以及不携带具体的时间的或者时序的意义，除非另有指示。
本领域技术人员将从前述描述领会本发明的实施例的广泛技术能够以各种形式来实现。因此，虽然本发明的实施例已经结合其具体示例被描述，但是本发明的实施例的真实范围不应当如此受限，因为依据对附图、说明书以及随附权利要求的学习，其它修改对于技术人员将变得显而易见。