JP5987596B2

JP5987596B2 - 電子時計

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Publication number: JP5987596B2
Application number: JP2012209259A
Authority: JP
Inventors: 淳松▲崎▼
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: CN103676630A; EP2711789B1; US8885446B2; EP2711789A2; JP2014062865A; EP2711789A3; US20140086022A1

Description

本発明は、電子時計に係り、特に、無線信号を受信する電子時計に関する。

従来から、時刻を計時して表示する時計部と、時計部に比べて電力消費が大きな重負荷システムとを備える電子時計が知られている。
例えば、時計部である電子時計回路と、重負荷システムであるキーレスエントリー回路とを備えた電子時計がある（特許文献１）。
また、時計部の他に、重負荷システムとして、標準電波や、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信される衛星信号などの無線信号を受信する受信部を備える電子時計も知られている。

特開２００７−１０１２３３号公報

ところで、重負荷システムを有する電子時計では、重負荷システムおよび時計部を安定して駆動するため、別々の電源で駆動することが好ましい。特に、無線信号を受信する受信部は、受信感度を向上させるため、安定した電圧で駆動することが好ましい。
そこで、特許文献１に記載される電子時計では、時計制御回路用の電池と、キーレスエントリー回路用の電池との２つの電池を設けていた。
しかしながら、電子時計に２つの電池を設けると、電子時計が大型化してしまうという課題があった。

本発明の目的は、無線信号を受信する受信部を備える電子時計において、小型化を図るとともに、受信感度を向上することができる電子時計を提供することにある。

本発明に係る電子時計は、少なくとも一部が導電性の筐体と、時刻を計時して表示する時計部と、無線信号を受信する受信部と、電池と、前記電池の出力電圧を第一駆動電圧に変換する第一電圧変換部と、前記電池の出力電圧を第二駆動電圧に変換する第二電圧変換部と、を備え、前記第一電圧変換部の出力端子は、前記時計部および前記筐体に導通され、前記第二電圧変換部の出力端子は、前記受信部に導通されることを特徴とする。

ここで、前記第一駆動電圧および第二駆動電圧は同じ電圧でもよいし、異なる電圧でもよい。また、第一駆動電圧は、一般的なクオーツ時計において時計部（時計用ＩＣ）を駆動する電圧に設定することが好ましい。また、第一電圧変換部の出力端子は、筐体に導通される。このため、一部に非導電性材料で構成される部分を有する筐体の場合には、前記第一電圧変換部の出力端子は、筐体の導電性材料で構成される部分に電気的に接続される。

本発明によれば、第一電圧変換部および第二電圧変換部を設けたので、１つの電池のみを設けても、各電圧変換部で設定した電圧で時計部および受信部を安定して駆動できる。従って、時計部および受信部のそれぞれに電池を設ける必要がなく、電子時計の小型化を図ることができる。
また、第一電圧変換部の出力端子を筐体（ケース）に導通しているので、筐体の電位を時計部と同じ第一駆動電圧に維持できる。このため、筐体に設けられるボタンなどの入力部の操作検出システムを、一般的なクオーツ時計と同じものにできる。すなわち、時計部および筐体の電位を、第一駆動電圧で共通化できるので、時計部や入力部を一般的なクオーツ時計と同じものにできる。

さらに、本発明では、第一電圧変換部の出力端子を筐体に導通している。このため、第二電圧変換部の出力端子を筐体に導通する必要が無い。従って、第一電圧変換部の出力電圧は、筐体に人体等が接触することなどの外的な要因により、変動する虞があるのに対し、第二電圧変換部の出力電圧は前記外的要因の影響を受けることがないので、受信部は、安定した電圧の供給を受けることができる。従って、本発明によれば、受信部は、安定して無線信号を検出することができ、受信感度も向上できる。

また、本発明の電子時計において、前記受信部は、前記無線信号として、位置情報衛星から送信された衛星信号を受信することが好ましい。
このような本発明によれば、無線信号として衛星信号を受信することにより、時刻情報や測位計算用の情報を取得することができ、取得した時刻情報や、前記測位計算用の情報から生成した現在地の位置情報を用いて時刻を修正し、現在地の時刻を表示させることができる。
また、前記衛星信号は、地球上のどこであっても位置情報衛星から受信することができる。従って、本発明の電子時計であれば、地球上のどの場所であっても衛星信号を受信して、現在地の時刻を表示することができる。

また、本発明の電子時計において、前記電池は、リチウムイオン電池であることが好ましい。
このような本発明によれば、電池として二次電池であるリチウムイオン電池を用いることにより、充電可能とすることができる。従って、電子時計に、回転錘で発電する発電機やソーラーセルなどの発電装置を組み込むことで、電池交換が不要な電子時計を構成できる。
また、リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、小型で大容量の電池とすることができる。このため、時計部に比べて駆動電流が大きくなる受信部を安定的に駆動させることができる。

また、本発明の電子時計において、前記電池の負極および前記受信部を導通する配線に一端が導通され、他端が前記筐体に導通されるコンデンサーを備えることが好ましい。
このような本発明によれば、コンデンサーは、受信部によって受信された高周波の電磁波である無線信号に起因する高周波ノイズを除去する高周波グランドとして機能する。これにより、受信部は、より安定して無線信号を検出することができる。

本発明の一実施形態の電子時計を示す平面図である。前記電子時計の概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、添付図面などを参照しながら詳細に説明する。
［電子時計の構造］
図１に示すように、電子時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星１００（本発明の位置情報衛星）から衛星信号を受信する。この際、電子時計１は、時刻情報を取得する場合には、少なくとも１つのＧＰＳ衛星１００から衛星信号を受信し、位置情報を生成する場合には、少なくとも３つのＧＰＳ衛星１００から衛星信号を受信するように構成される。なお、ＧＰＳ衛星１００は、地球の上空に複数存在している。現在は約３０個のＧＰＳ衛星１００が周回している。

電子時計１は、使用者の手首に装着される腕時計であり、文字板１１および指針１２を備え、時刻を計時して表示する。
文字板１１の大部分は、光および１．５ＧＨｚ帯のマイクロ波が透過し易い非金属の材料（例えば、プラスチックまたはガラス）で形成される。
指針１２は、文字板１１の表面側に設けられている。また、指針１２は、回転軸１３を中心に回転移動する秒針１２１、分針１２２および時針１２３を備える。

電子時計１には、入力部として、リューズ１４やボタン１５，１６を備える。電子時計１は、リューズ１４やボタン１５、ボタン１６の手動操作に応じた処理を実行する。例えば、リューズ１４が操作されると、その操作に応じて表示時刻を修正する手動修正処理が実行される。また、ボタン１５が長時間（例えば３秒以上の時間）にわたって押されると、衛星信号を受信するための受信処理が実行される（手動受信モード）。また、ボタン１６が押されると、受信モード（測時モード、測位モードまたは自動受信無効モード）を切り替える処理が実行される。ボタン１６の操作に応じた受信モードの切り替え処理の結果、測位モードに設定された場合には、秒針１２１が「Ｆｉｘ」の位置（５秒位置）に移動し、測時モードに設定された場合には、秒針１２１が「Ｔｉｍｅ」の位置（１０秒位置）に移動し、自動受信無効モード（受信ＯＦＦモード）に設定された場合には、秒針１２１が「Ｏｆｆ」の位置（５０秒位置）に移動する。このため、ユーザーは設定された受信モードを容易に確認できる。

また、ボタン１５が短時間（例えば３秒未満）押されると、前回の受信処理の結果を表示する結果表示処理が行われる。すなわち、測位モードで受信成功の場合には、秒針１２１が「Ｆｉｘ」（５秒位置）の位置に移動し、測時モードで受信成功の場合には、秒針１２１が「Ｔｉｍｅ」（１０秒位置）の位置に移動する。また、受信失敗の場合には秒針１２１が「Ｎ」の位置（２０秒位置）に移動する。
なお、これらの秒針１２１による指示は受信中も行われる。測位モードで受信中は秒針１２１が「Ｆｉｘ」の位置（５秒位置）に移動し、測時モードで受信中は秒針１２１が「Ｔｉｍｅ」の位置（１０秒位置）に移動する。また、ＧＰＳ衛星１００が捕捉できない場合は秒針１２１が「Ｎ」の位置（２０秒位置）に移動する。

図２に示すように、電子時計１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やチタンなどの金属で構成された外装ケース１７を備える。この外装ケース１７で本発明の筐体が構成される。
外装ケース１７は、略円筒状に形成される。外装ケース１７の表面側の開口には、ベゼル１８を介して表面ガラス１９が取り付けられる。ベゼル１８は、衛星信号の受信性能を向上させるためにセラミックスなどの非金属材料で構成される。外装ケース１７の裏面側の開口には、裏蓋２０が取り付けられる。
外装ケース１７の内部には、時計機構部２１、ソーラーセル２２、ＧＰＳアンテナ２３、二次電池２４、および電子時計１を駆動させるための回路部などが配置される。

時計機構部２１は、ステップモーターや輪列を含んで構成される。ステップモーターは、モーターコイル、ステーター、ローターなどで構成され、輪列や回転軸１３を介して指針１２を駆動する。

ソーラーセル２２は、時計機構部２１と文字板１１との間、すなわち文字板１１の裏面側に配置される。ソーラーセル２２は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電を行う光発電素子である。また、ソーラーセル２２は、発生した電力を出力するための電極を備える。文字板１１の大部分は、光が透過し易い材料で形成されているから、ソーラーセル２２は、表面ガラス１９および文字板１１を透過した光を受光して光発電を行うことができる。

ＧＰＳアンテナ２３は、１．５ＧＨｚ帯のマイクロ波を受信する。ＧＰＳアンテナ２３は、文字板１１の裏面側に配置される。文字板１１に直交する方向において、ＧＰＳアンテナ２３と重なる文字板１１の部分は、１．５ＧＨｚ帯のマイクロ波が透過し易い材料（例えば、導電率および透磁性の低い非金属の材料）で形成される。また、ＧＰＳアンテナ２３と文字板１１との間には電極を備えたソーラーセル２２が介在しない。よって、ＧＰＳアンテナ２３は、表面ガラス１９および文字板１１を透過した衛星信号を受信することができる。
ＧＰＳアンテナ２３としては、ループアンテナ、パッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）、ヘリカルアンテナ、チップアンテナ、逆Ｆアンテナなどを採用可能である。

二次電池２４は、本発明の電池であり、電子時計１の電源である。電子時計１は、ソーラーセル２２で発電された電力を二次電池２４に充電する充電制御回路を備え、二次電池２４は、ソーラーセル２２で発生した電力を蓄積する。
なお、本実施形態では、二次電池２４として、携帯機器に好適なリチウムイオン電池を用いているが、リチウムポリマー電池や他の二次電池を用いてもよいし、二次電池とは異なる蓄電体（例えば容量素子）を用いてもよい。

ここで、本実施形態では、二次電池２４としてリチウムイオン電池を用いているので、クオーツ時計で用いられるボタン電池に比べて、容量の大きな電池を用いることができる。本実施形態の電子時計１は、ＧＰＳアンテナ２３により衛星信号を受信し、この衛星信号に基づいて時刻修正を行う。このように、受信した衛星信号に基づいて時刻修正を行うために後述する無線用ＩＣ２８を備える。この無線用ＩＣ２８を駆動させるためには、後述する時計用ＩＣ２６よりも、一般的に大きな電流が必要である。例えば、時計用ＩＣ２６を駆動するには、数ミリアンペア程度、無線用ＩＣ２８を駆動するには、数十ミリアンペア程度の電流が必要である。従って、大容量の電池を用いることにより、このような無線用ＩＣ２８を安定的に駆動させることができる。
なお、このような大容量の二次電池２４は、通常、時計用ＩＣ２６の駆動電圧（例えば１．５Ｖ）よりも高い出力電圧（例えば３．７Ｖ）を有する。

［回路部の構成］
図２に示すように、回路部は、二次電池２４と、本発明の第一電圧変換部としての時計用電圧変換器２５と、時計用ＩＣ２６と、本発明の第二電圧変換部としての無線用電圧変換器２７と、無線用ＩＣ２８と、コンデンサー２９とを備える。この回路部は、時計機構部２１の裏面側に配置される図示しない回路基板に実装される。そして、時計機構部２１および回路基板によって電子時計１のムーブメントが構成されている。

時計用電圧変換器２５は、その入力端子が二次電池２４の正極に導通され、出力端子が時計用ＩＣ２６および外装ケース１７に導通される。この時計用電圧変換器２５は、二次電池２４の出力電圧を時計用ＩＣ２６の駆動電圧（第一駆動電圧）に変換し、時計用ＩＣ２６に駆動電圧（ＶＤＤ）を印加する。また、時計用電圧変換器２５の出力端子は外装ケース１７に導通されるため、駆動電圧（ＶＤＤ）を外装ケース１７の電圧であるグランド電圧としている。
ここで、リチウムイオン電池である二次電池２４の出力電圧（電池電圧）は、通常３．７Ｖ程度である。一方で、クオーツ時計で用いられるボタン電池の出力電圧は、通常１．５Ｖ程度である。そして、前記時計用ＩＣ２６は、クオーツ時計で用いられているタイプであり、１．５Ｖで駆動される。このため、時計用電圧変換器２５は、二次電池２４の電池電圧（例えば３．７Ｖ）を、時計用ＩＣ２６の駆動用の第一駆動電圧（例えば１．５Ｖ）に変換する。

時計用ＩＣ２６は、時計用電圧変換器２５および二次電池２４の負極（ＶＳＳ）に導通され、時計用電圧変換器２５で変換された第一駆動電圧で駆動される。
そして、時計用ＩＣ２６は、内部時刻の計時処理、指針１２の駆動処理、受信制御処理等を実行する。

すなわち、時計用ＩＣ２６は、図示しない水晶振動子を用いて生成される基準信号をカウントすることで内部時刻を計時し、時計機構部２１にモーター駆動パルスを出力して指針１２を駆動して内部時刻を指示させる。
また、無線用ＩＣ２８で衛星信号に含まれる衛星時刻情報を取得した場合は、時計用ＩＣ２６はこの時刻情報を無線用ＩＣ２８から受け取り、内部時刻を修正する。
さらに、時計用ＩＣ２６は、所定の時刻に衛星時刻情報を取得する自動受信モードを実行するために、当該所定の時刻になったら、無線用ＩＣ２８に自動受信モードを実行するための駆動信号を送る。

なお、時計用ＩＣ２６は、測位モード実施時には、衛星時刻情報の他に、軌道情報などの測位計算に用いる情報を衛星信号から取得し、測位計算を行って現在地の位置情報を生成する。そして、時計用ＩＣ２６は、前記衛星時刻情報および位置情報を用いて時刻を修正する。また、時計用ＩＣ２６は、衛星時刻情報から、現在地の時刻を算出するための時差情報などの電子時計１を制御するための各種データを記憶する記憶部を備える。
なお、文字板１１、指針１２、時計機構部２１、時計用ＩＣ２６によって、本発明の時計部が構成される。

無線用電圧変換器２７は、その入力端子が二次電池２４の正極に導通され、出力端子が無線用ＩＣ２８に導通される。この無線用電圧変換器２７は、電池電圧（例えば３．７Ｖ）を無線用ＩＣ２８の駆動電圧（本発明の第二駆動電圧であり、例えば１．５Ｖ）に変換し、無線用ＩＣ２８に駆動電圧を印加する。
また、無線用ＩＣ２８の低電圧側は、配線により、二次電池２４の負極（ＶＳＳ）に導通される。また、この配線は、コンデンサー２９を介して外装ケース１７に導通される。

無線用ＩＣ２８は、測時モードで動作する場合、ＧＰＳアンテナ２３が受信した衛星信号から衛星時刻情報を取得し、取得した衛星時刻情報を時計用ＩＣ２６に送る。
また、無線用ＩＣ２８は、測位モードで動作する場合、ＧＰＳアンテナ２３が受信した衛星信号から衛星時刻情報および測位計算用の情報を取得し、取得した情報を時計用ＩＣ２６に送る。
従って、ＧＰＳアンテナ２３および無線用ＩＣ２８によって、本発明の受信部が構成される。

また、回路部は、ボタン１５，１６が操作されたことを検出する操作検出回路を備える。操作検出回路は、ボタン操作時において、電圧がＶＤＤ（高電圧）からＶＳＳ（低電圧）に変化したことを検出する。操作検出回路によって検出された電圧変化に基づいて、時計用ＩＣ２６はボタン操作を検出し、前述したような各種の制御を行う。

［電子時計の作用効果］
このような本実施形態の電子時計１によれば、次の効果が得られる。
二次電池２４の出力電圧を第一駆動電圧に変換する時計用電圧変換器２５および第二駆動電圧に変換する無線用電圧変換器２７を備え、第一駆動電圧で時計部の時計用ＩＣ２６を駆動し、第二駆動電圧で受信部の無線用ＩＣ２８を駆動している。これにより、時計部および受信部を１つの二次電池２４で駆動でき、時計部および受信部に対して個別に電池を設ける必要がなく、電子時計１を容易に小型化できる。

また、本実施形態では、時計用電圧変換器２５の出力端子は外装ケース１７に導通され、第一駆動電圧がグランド電圧（ケース電位）となっている。このため、無線用電圧変換器２７は、外装ケース１７に導通する必要が無い。
従って、時計用電圧変換器２５の出力側の電圧が、筐体に人体等が接触などの外的な要因により変動したとしても、無線用ＩＣ２８の駆動電圧（第二駆動電圧）がそれにより変動することがなく、無線用ＩＣ２８は、安定的な電力供給を受けることができる。
すなわち、本実施形態によれば、無線用ＩＣ２８は、安定して無線信号を検出することができ、受信感度も向上できる。

また、時計用電圧変換器２５の出力端子を外装ケース１７に導通しているので、外装ケース１７の電位を時計用ＩＣ２６の駆動電圧と同じ第一駆動電圧に維持できる。このため、筐体に設けられるボタン１５，１６などの入力部の操作検出システムを、一般的なクオーツ時計と同じものにできる。すなわち、操作検出回路では、ボタン１５，１６の非操作時の高電圧（ＶＤＤ、例えば１．５Ｖ）から操作時の低電圧（ＶＳＳ）への電圧変化を検出する方法が一般的に採用される。そして、本実施形態では、外装ケース１７を第一駆動電圧（例えば１．５Ｖ）に設定しているので、一般的な操作検出回路を流用でき、コストの増大を抑制できる。

また、本実施形態では、外装ケース１７を、コンデンサー２９を介して無線用ＩＣ２８の低電圧側（ＶＳＳ）に導通（接続）しているので、コンデンサー２９を高周波グランドとして機能させることができ、無線用ＩＣ２８におけるアンテナ感度を向上させることができる。

［実施形態の変形］
本発明は前記実施形態の構成に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、前記実施形態では、高周波グランドとして機能するコンデンサー２９を備える構成としたが、本発明はこれに限定されず、コンデンサー２９を備えない構成としてもよい。

また、前記実施形態では、位置情報衛星の例としてＧＰＳ衛星について説明したが、本発明の位置情報衛星としては、ＧＰＳ衛星だけではなく、ガリレオ（ＥＵ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシア）、北斗（中国）などの他の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）やＳＢＡＳなどの静止衛星や準天頂衛星などの時刻情報を含む衛星信号を発信する位置情報衛星でも良い。

また、前記実施形態では、無線信号として衛星信号を受信する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、標準電波送信局から送信される標準電波を受信する構成としてもよい。
さらに、電子時計１の受信部としては、衛星信号や標準電波を受信するものに限らず、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの各種無線受信手段を用いる構成としてもよい。この際、無線信号の送信機能を備える構成としてもよい。

また、前記実施形態では、時計用ＩＣ２６と無線用ＩＣ２８の駆動電圧を、例えば、１．５Ｖとして説明したが、本発明はこれに限定されない。時計用ＩＣ２６の駆動電圧と、無線用ＩＣ２８の駆動電圧とは異なる値でもよい。
また、前記実施形態では、時計部を構成する時刻表示手段として指針１２を用いたアナログ式の時刻表示手段を有する電子時計を一例として説明したが、液晶ディスプレイなどを用いて時刻を表示するデジタル式の電子時計であってもよい。

また、前記実施形態では、二次電池２４を充電する充電手段としてソーラーセル２２を用いる構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、充電手段として、回転錘などを用いて発電する発電機を用いてもよい。また、電源コードを用いて外部電源（商用コンセントなど）から充電する構成でもよいし、電磁誘導などを利用した非接触充電によって外部電源から充電する構成でもよい。

また、前記実施形態では、筐体である外装ケース１７の全体を、導電性材料（金属）で構成したが、外装ケースの一部を非導電性材料で構成してもよい。すなわち、筐体（外装ケース）は、少なくとも一部が導電性を有する構成であればよい。なお、筐体の一部が非導電性材料で構成されている場合は、時計用電圧変換器２５の出力端子を、筐体の導電性材料で構成された部分に電気的に接続して導通すればよい。

本発明の電子時計１は、腕時計に限定されず、電子時計機能および受信部を有する各種の装置に広く適用できる。特に、二次電池で駆動される携帯型の電子時計に適している。

１…電子時計、１１…文字板、１２…指針、１３…回転軸、１７…外装ケース、２１…時計機構部、２３…ＧＰＳアンテナ、２４…二次電池、２５…時計用電圧変換器、２６…時計用ＩＣ、２７…無線用電圧変換器、２８…無線用ＩＣ、２９…コンデンサー、１００…ＧＰＳ衛星。

Claims

少なくとも一部が導電性の筐体と、
時刻を計時して表示する時計部と、
無線信号を受信する受信部と、
電池と、
前記電池の出力電圧を第一駆動電圧に変換する第一電圧変換部と、
前記電池の出力電圧を第二駆動電圧に変換する第二電圧変換部と、を備え、
前記第一電圧変換部の出力端子は、前記時計部および前記筐体に導通され、
前記第二電圧変換部の出力端子は、前記受信部に導通される
ことを特徴とする電子時計。
請求項１に記載の電子時計において、
前記受信部は、前記無線信号として、位置情報衛星から送信された衛星信号を受信する
ことを特徴とする電子時計。
請求項１または請求項２に記載の電子時計において、
前記電池は、リチウムイオン電池である
ことを特徴とする電子時計。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子時計において、
前記電池の負極および前記受信部を導通する配線に一端が導通され、他端が前記筐体に導通されるコンデンサーを備える
ことを特徴とする電子時計。