JP2016057267A - 電子時計、通信システム、及び電子時計の信号検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】的確に信号を検出することができる電子機器、通信システム、及び電子機器の制御方法を提供する。【解決手段】受光部は光を受光し、検出部は受光部からの出力電圧を検出し、環境検出部は出力電圧の平均値を算出し、信号判定部は検出部が出力電圧の変動を検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子時計、通信システム、及び電子時計の信号検出方法に関する。

従来から、送信データに応じて光を点滅させて光信号を伝送する光通信システムが提案されている。例えば、特許文献１に記載の電子機器は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池と、太陽電池の発電状態を検出する発電状態検出回路と、光の照度が予め設定された照度閾値レベル以上である高照度状態である場合に、信号を受信する受信回路を備える。

特開２０１２−１５００４８号公報

しかしながら、ユーザによる電子時計の取り扱いにより、一時的に太陽電池の受光面が遮られることや、遮られた状態から開放されることがある。このような状態の変化は、日常の動作、例えば、電子時計の太陽電池の表示部に対するふき取り、等で生じることがある。状態の変化によって、太陽電池による電気信号の電圧が一時的に変動するので、受信信号が誤検出されることがある。受信信号が誤検出されると、受信に要する電力が浪費されるので電力消費量が増加する。また、受信信号を受信する際、受信を待機する場合よりも受信レートを高くする場合には、受信レートを変更しない場合よりも電力消費量が増加する。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、的確に信号を検出し、電力消費量の無用な増加を抑制することができる電子時計、通信システム、及び電子時計の信号検出方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、光を受光する受光部と、前記受光部からの出力電圧を検出する検出部と、出力電圧の平均値を算出する環境検出部と、前記検出部が出力電圧の変動を検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、前記変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、前記差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、前記差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する信号判定部と、を備える電子時計である。

また、本発明の他の態様は、上述した電子機器において、前記信号判定部は、前記平均値が予め定めた第１閾値よりも低い場合、前記現在の出力電圧が信号ではないと判定する。

また、本発明の他の態様は、上述した電子機器において、前記信号判定部は、前記現在の出力電圧が第２閾値よりも高く、前記第２閾値が前記第１閾値よりも高い場合、前記現在の出力電圧がノイズであると判定する。

また、本発明の他の態様は、上述した電子機器において、前記信号判定部は、現在までの出力電圧の時間変化を示す信号パターンと、予め定めた出力電圧の時間変化を示す信号パターンとの相関に基づいて、前記現在までの出力電圧の時間変化が信号であるか否かを判定する。

また、本発明の他の態様は、上述した電子機器において、信号判定部が判定する信号は、表示時刻の修正に関する情報を含む。

また、本発明の他の態様は、第１電子機器と第２電子機器とを備える通信システムであって、前記第１電子機器は、光源の点灯と消灯で形成される信号を送信し、前記第２電子機器は、光を受光する受光部と、前記受光部からの出力電圧の変動を検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、前記変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、前記差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、前記差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する信号判定部と、を備える通信システムである。

また、本発明の他の態様は、電子機器の制御方法であって、受光部が、光を受光する受光工程と、検出部が、前記受光部からの出力電圧を検出する電圧検出工程と、環境検出部が、前記出力電圧の平均値を算出する平均値算出工程と、信号判定部が、前記検出部が出力電圧の変動が検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、前記変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、前記差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、前記差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する信号判定工程と、を有する電子時計の信号検出方法である。

本発明によれば、一時的な照度の変化を識別することができるので、受信信号を正確に検出し、電力消費量の低減が可能となる。

本発明の実施形態による通信システムの構成を示した概略図である 太陽電池からの出力電圧の例を示す図である。 太陽電池からの出力電圧の他の例を示す図である。 本実施形態に係る信号検出処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る信号検出処理の他の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る通信制御処理を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例に係る同期信号パターンの例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一構成には、同一符号を付す。
図１は、本実施形態による通信システム１の構成を示す概略図である。
通信システム１は、電子機器１０と、電子時計２０とを備える。
電子機器１０は、時刻データ取得部１０１と、制御部１０２と、光源１０３と、を含んで構成される。電子機器１０は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末、等のユーザが移動時に携帯可能な電子機器を含む。

電子機器１０において、時刻データ取得部１０１は、現在時刻を示す時刻データを取得する。時刻データ取得部１０１は、例えば、インターネット上の時刻サーバにアクセスして時刻データを取得してもよい。なお、時刻データを取得する手法は、この手法に限られない。例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて時刻データを取得する手法や、基地局からの制御信号から現在時刻を示す時刻データを取得する手法、電子機器１０の内部に備える計時手段の時刻を示す時刻データを取得する手法などが用いられてもよい。

制御部１０２は、例えば、ユーザの操作に応じて、時刻データ取得部１０１で取得された時刻データを光信号に変換して光源１０３から放射する。なお、光信号には、後述するように、例えば、同期信号、スタート信号、及び送信データが含まれる。送信データには、例えば、時刻データが含まれる。同期信号は、電子機器１０と電子時計２０との間の通信を制御するための信号である。スタート信号は、送信データの送信開始を通知するための信号である。また、制御部１０２は、光源１０３の点灯と消灯を制御することで、光源１０３に光信号を送信させる。

光源１０３は、制御部１０２の制御により点灯又は消灯する。送信される光信号は、点灯、消灯のいずれかが順次繰り返されて形成され、光源１０３は、各種の送信データを示す光信号を電子時計２０に対して送信する送信部として動作する。光源１０３が放射する光は、電子時計２０が備える太陽電池２０１（後述）が発電可能な波長の成分を含む光であればよい。光源１０３が放射する光は、例えば、白色光である。光源１０３は、例えば、フラッシュ用のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）のバックライト等、のいずれであってもよい。

電子時計２０は、太陽電池２０１、制御部２０２、スイッチ２０３、二次電池２０４、ダイオード２０５、基準信号生成回路２０６（生成回路）、表示部２０８、記憶部２０９、及び入力部２１０を含んで構成される。電子時計２０は、例えば、アナログ時計である。アナログ時計は、指針を備え、指針の位置により時刻を表示する時計である。電子時計２０は、取得した時刻（例えば、時、分、秒の組）を数字で表示するディジタル時計であってもよい。なお、電子時計２０は、人の手首に固定するための固定具を備える腕時計であってもよい。

太陽電池２０１は、外部の光源（太陽、照明など）から到来した光を受光して電力に変換し、変換した電力を二次電池２０４に供給する電源として機能するとともに、電子機器１０から光信号を受信するための受光器として機能する。変換した電力の電圧は、到来した光の照度が高くなるほど高くなり、照度が低くなるほど低くなる。

制御部２０２は、太陽電池２０１による二次電池２０４への充電制御や、太陽電池２０１を用いた通信を制御する。より具体的には、制御部２０２は、電源端子ｔｓと接地端子ｔｇに接続された二次電池２０４からの電力により作動するとともに、二次電池の出力電圧を検出することで、二次電池２０４の充電状態（フル充電、過放電など）を判定し、所定の充電制御を行う。充電制御において、制御部２０２は、二次電池２０４の充電状態に応じて、制御端子ｔｃから出力するスイッチ制御信号によってスイッチ２０３をオン状態又はオフ状態に制御する。スイッチ２０３がオン状態である場合には、太陽電池２０１と二次電池２０４が接続され、二次電池２０４への充電が行われる。他方、スイッチ２０３がオフ状態である場合には、太陽電池２０１と二次電池２０４とが絶縁され、二次電池２０４の充電は行わない。このとき、制御部２０２は、入力端子ｔｉに入力される太陽電池２０１の出力電圧を所定の周期で検出し、検出した出力電圧のレベルに基づいて信号を検出したか否かを判定する（受信信号検出）。なお、制御部２０２は、検出した信号に基づいて同期信号を検出し、その後、より高い周波数でスタート信号ならびに送信データを受信する。また、制御部２０２は、送信データの受信を終了した後、もとの比較的低い周波数で受信信号検出に係る処理を再開する。制御部２０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の汎用の制御装置として実現されてもよいし、専用の制御回路として実現されてもよい。制御部２０２の構成については、後述する。

スイッチ２０３は、制御部２０２から入力されるスイッチ制御信号に基づいて、太陽電池２０１と二次電池２０４の接続（オン状態）又は切断（オフ状態）を制御する。二次電池２０４は、電子時計２０が備える各部に電力を供給する。ダイオード２０５は、太陽電池２０１に対する充電電流の逆流を防止する。
基準信号生成回路２０６は、発振信号（例えば、３２ｋＨｚ）を生成する発振回路と分周回路を含んで構成される。分周回路は、発振信号を分周して、例えば、１Ｈｚの基準信号と４Ｈｚ（低レート）又は１ｋＨｚ（高レート）の分周信号とを生成する。基準信号生成回路２０６は、生成した基準信号及び分周信号を制御部２０２に出力する。基準信号は、その時点の時刻（現在時刻）を示すカウント値の計数（計時）に用いられる。分周信号は、受信信号のサンプリングに用いられる。

表示部２０８は、制御部２０２で計時された時刻を表示する。表示部２０８は、制御部２０２による制御に基づいて、その他の情報を表示してもよい。電子時計２０がアナログ時計である場合には、表示部２０８は、時刻に対応する位置を示す指針と文字盤とを備える。電子時計２０がディジタル時計である場合には、表示部２０８は、例えば、ＬＣＤである。
記憶部２０９は、電子時計２０が備える各部が用いるデータを記憶する。記憶部２０９は、例えば、不揮発性メモリを含んで構成される。記憶部２０９は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んで構成される。
入力部２１０は、ユーザの操作入力を受け付け、受け付けた操作入力に応じた操作信号を制御部２０２に出力する。入力部２１０は、例えば、操作ボタン等を含んで構成される。

（制御部の構成）
次に、制御部２０２の構成について説明する。
制御部２０２は、サンプリング部２０２１、環境検出部２０２２、及び信号判定部２０２３を含んで構成される。
サンプリング部（検出部）２０２１は、基準信号生成回路２０６から入力された分周信号に基づいて所定の周期Ｔ_s（例えば、０．２５ｍｓ、サンプリング周波数４Ｈｚに相当）で太陽電池２０１の出力電圧を検出（サンプリング）する。周期Ｔ_sは、同期信号を形成する信号値（レベル）が変化する周期に相当する。同期信号に基づく出力電圧の例については、後述する。
サンプリング部２０２１は、検出した出力電圧について、その出力電圧の変動を検出する。出力電圧の変動を検出する際、サンプリング部２０２１は、その時点で検出した出力電圧と前回検出した出力電圧からの電圧差の絶対値が、予め定めた電圧差の閾値よりも大きいとき、出力電圧の変動を検出したと判定する。

環境検出部２０２２は、サンプリング部２０２１が検出した出力電圧に基づいて電子時計２０の受光環境を検出する。ここで、環境検出部２０２２は、その時点（現在時刻）までの所定の期間Ｔ_avg（平均期間、例えば、１０秒）内の出力電圧の移動平均値（以下、単に平均値と呼ぶ）を算出する。算出された平均値は、太陽電池２０１が受光した外来光の照度を示す。照度が高いほど平均値が高くなり、照度が低いほど平均値が低くなる。平均期間Ｔ_avgは、１回の同期信号の継続期間（例えば、１秒）よりも十分長く、周囲の定常的な照度の変化に追従できる程度の長さであればよい。

環境検出部２０２２は、算出した平均値が予め定めた第１閾値以上であるとき、開放状態であると判定し、算出した平均値が第１閾値未満であるとき、電子時計２０に外来光が到来しない状態であると判定する。第１閾値は、外来光による出力電圧が、０Ｖよりも有意に高いか否かを判定するための閾値である。第１閾値は、例えば、照度０〜数十ルクス相当の電圧値である。なお、第１閾値は、太陽電池２０１の種別によって、同じ照度であっても異なりうる。開放状態とは、電子時計２０が他の物体に覆われていない状態である。開放状態には、例えば、ユーザの腕に装着された電子時計２０の太陽電池２０１が周囲からの外来光を十分に受光可能な状態がある。遮蔽状態とは、電子時計２０が他の物体に覆われた状態である。遮蔽状態には、例えば、ユーザの腕に装着された電子時計２０の太陽電池２０１が衣服の袖口に覆われ、周囲からの外来光の受光が困難な状態がある。

また、環境検出部２０２２は、サンプリング部２０２１が検出した出力電圧が予め定めた第２閾値以上であるとき、検出不能状態と判定してもよい。第２閾値は、第１閾値よりも有意に高い。第２閾値は、例えば、照度１０万ルクス相当以上の電圧値である。この照度は、日中の晴天時における直射日光と同等のレベルの照度である。なお、第２閾値は、太陽電池２０１の種別によって、同じ照度であっても異なりうる。検出不能状態とは、電子機器１０からの光信号より外来光の照度が高いことで、当該光信号を信号として検出できない状態である。検出不能状態には、例えば、快晴時に屋外において直射日光が太陽電池２０１に照射される状態がある。

信号判定部２０２３は、サンプリング部２０２１が検出した出力電圧のレベルと、サンプリング部２０２１が出力電圧の変動を検出した変動検出時点と、環境検出部２０２２が検出した受光環境に基づいて、信号を検出したか否かを判定する。上述したように、電子機器１０が送信する光信号は光源１０３の点灯、消灯のいずれかが繰り返されて形成される。ノイズが生じていない環境では、太陽電池２０１の出力電圧は点灯に応じて高電圧値（ハイレベル、Ｈ）となり、消灯に応じて低電圧値（ローレベル、Ｌ）となる。
そこで、信号判定部２０２３は、サンプリング部２０２１が検出した出力電圧が予め定めた第３閾値以上であるときに、次に説明する判定（１）〜（３）を行う。第３閾値は、出力電圧が高電圧値（Ｈ）か低電圧値（Ｌ）かを判定するための閾値であり、第１閾値と等しいか、又は第１閾値よりも小さい正の値である。

信号判定部２０２３は、サンプリングされた現在の出力電圧を次の場合に信号と判定する。
（１）直近の変動検出時点までの出力電圧に基づいて環境検出部２０２２が算出した平均値が第１閾値以上かつサンプリング部２０２１が検出した現在の出力電圧が第２閾値未満であって、サンプリング部２０２１が検出した出力電圧が平均値から所定範囲外である場合。所定範囲は、例えば、統計的に平均値との有意差がないとみなすことができる予め定めた出力電圧の範囲である。出力電圧の範囲は、例えば、±数十ルクスの範囲に相当する電圧値の範囲である。なお、出力電圧の範囲は、ノイズの重畳による出力電圧の変動の統計平均であってもよい。

他方、信号判定部２０２３は、サンプリングされた出力電圧を、次の場合にノイズと判定する。
（２）直近の変動検出時点までの出力電圧に基づいて環境検出部２０２２が算出した平均値が第１閾値未満又はサンプリング部２０２１が検出した現在の出力電圧が第２閾値以上である場合。
（３）サンプリング部２０２１が検出した現在の出力電圧が上述の平均値から所定範囲内である場合。
それ以外の場合には、信号判定部２０２３は、特に判定を行わず、所定周期Ｔ_s経過後、上述した判定を繰り返す。その場合、制御部２０２は、表示部２０８に対してユーザの操作入力や光信号を安定して検出できる位置への移動を促すための表示を行わせてもよい。

なお、信号判定部２０２３には、予め定めた同期信号パターンを設定しておく。同期信号パターンは、光源１０３が送信する同期信号を形成する強度変化のパターンである。同期信号は、周期Ｔ_s毎に光源１０３の点灯、消灯のいずれか逐次に繰り返されて形成され、ノイズが生じていない環境では、点灯、消灯は、それぞれ高電圧値（Ｈ）、低電圧値（Ｌ）に対応する。同期信号パターンは、例えば、ＨＬＨＬのように、逐次に判定された複数の出力電圧の状態から形成される。信号判定部２０２３は、信号と判定した時刻における出力電圧の状態を高電圧値（Ｈ）と判定し、出力電圧が第３閾値より低い場合には低電圧値（Ｌ）と判定する。なお、信号判定部２０２３は、ノイズと判定した時刻における出力電圧の状態を低電圧値（Ｌ）とみなしてもよい。信号かノイズかの判定が行われなかった場合には、その時刻についての出力電圧の状態を判定せずに、次の時刻まで待機する。

そして、信号判定部２０２３は、所定のサンプル数ｎ_s（例えば、４個）の連続する出力電圧の状態からなる信号パターンと、同期信号パターンとを照合し、両者が合致している場合に、同期信号を検出したと判断する。両者が合致していない場合には、信号判定部２０２３は、同期信号を検出していないと判定し、同期信号の検出に係る処理を繰り返す。なお、サンプル数ｎ_sは、好ましくは４以上である。このような出力電圧の状態の変化のパターンは、自然界もしくはユーザの操作によって生じることが稀であるため、同期信号の誤認識を防止することができる。

信号判定部２０２３が同期信号を検出したと判定した後、サンプリング部２０２１は、基準信号生成回路２０６から入力される分周信号を、低レートの分周信号から、より周波数が高い高レートの分周信号に切り替える。その後、制御部２０２は、上述した構成により高レートでデータ信号を受信できるようになる。データ信号とは、専ら情報伝達を目的とする信号である。データ信号は、例えば、現在時刻を示す時刻データである。
信号判定部２０２３は、データ信号の末尾に含まれる終端信号を検出し、データ信号の受信を終了する。その後、サンプリング部２０２１は、基準信号生成回路２０６から入力される基準信号を、高レートの基準信号からビットデータ信号の受信を終了した後、低レートの分周信号に切り替える。その後、制御部２０２は、上述した構成により低レートで同期信号の検出を試行する。
なお、データ信号が予め定めた信号である場合には、データ信号に終端信号が含まれていなくてもよい。その場合には、信号判定部２０２３は、終端信号を検出する必要はない。

（信号判定の具体例）
次に、信号判定部２０２３で行われる信号判定の具体例について説明する。
図２は、太陽電池２０１からの出力電圧の例を示す図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）では、縦軸、横軸は、それぞれ出力電圧Ｖ、時刻ｔを示す。図２に示す例では、光源１０３としてＬＥＤが用いられる。時刻ｔ１〜ｔ７は、それぞれサンプリング部２０２１が太陽電池２０１からの出力電圧を周期Ｔ_sでサンプリングしたサンプリング時刻である。図２（Ａ）〜（Ｃ）の時刻ｔ１に向かう右向きの矢印は、サンプリング部２０２１において出力電圧の変動が時刻ｔ１まで検出されず、その直後のサンプリング時刻である時刻ｔ２（変動検出時点）において出力電圧の変動が検出されたとき、環境検出部２０２２が時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内で出力電圧を平均することにより平均値を算出することを示す。

図２（Ａ）は、光源１０３が太陽電池２０１に近接する位置、姿勢で電子時計２０が配置される状態で観測される出力電圧の例である。ここでは、時刻ｔｏまでは、太陽電池２０１は開放状態にあり、外来光が太陽電池２０１に到来する。その直前のサンプリング時刻である時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内で算出される平均値はＶ_e1となる。
時刻ｔｏよりも後において、電子機器１０から光信号を受信すると、光信号の周期に応じて、周期Ｔ_s毎に低電圧値である０（Ｖ）と高電圧値であるＶ_sが交互に繰り返されるような出力電圧が得られる。ここで、平均値Ｖ_e1は、第１閾値Ｖ₁以上かつ第２閾値Ｖ₂（図示せず）未満であって、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧は、それぞれ平均値Ｖ_e1を基準とした所定範囲Ｒに含まれない。そのため、信号判定部２０２３は、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧は信号であると判定する。
その後、信号判定部２０２３は、時刻ｔ３〜ｔ６における出力電圧に基づいて信号パターンをＨＬＨＬと判別することができる。信号判定部２０２３は、判別した信号パターンＨＬＨＬと、予め設定した同期信号パターンＨＬＨＬとが合致していると判定し、同期信号が検出できたと判定する。その後、制御部２０２は、データ信号の受信を開始する。

図２（Ｂ）は、所定の信号パターンとして誤検知される可能性のある出力電圧のパターンの一例であり、太陽電池２０１が開放状態にあるときに、出力電圧の変化が観測される例である。時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内で算出される平均値はＶ_e1となる。時刻ｔｏよりも後において、ユーザが表示部２０８の表面をふき取る動作を行うことによって、太陽電池２０１において開放状態と遮蔽状態とが繰り返される。出力電圧は、開放状態の場合に高くなり、遮蔽状態の場合には低くなる。従来は、このような出力電圧の変動が所定の信号パターンとして誤検出される可能性があった。ここで、平均値Ｖ_e1は、第１閾値Ｖ₁以上かつ第２閾値Ｖ₂（図示せず）未満であって、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧Ｖ_e1は、平均値Ｖ_e1と等しいので、所定範囲Ｒに含まれる。そのため、信号判定部２０２３は、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧は所定の信号パターンではないノイズであると判定する。よって、信号判定部２０２３は、出力電力に基づく送信データのパターンの判別を行わない。

図２（Ｃ）は、所定の信号パターンとして誤検知される可能性のある出力電圧のパターンの他の例であり、太陽電池２０１が遮蔽状態にあるときに出力電圧の変化が観測される例である。時刻ｔｏよりも後において、表示部２０８の表面が、ユーザが着用する衣服の袖口等に覆われる遮蔽状態と、袖口等から露出される開放状態とが繰り返される状況等により、出力電圧の変化が生じ得る。実線で示した時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内で算出される平均値Ｖ_e2は、第１閾値Ｖ₁未満であって、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧Ｖ_o2は、平均値Ｖ_e2を基準とした所定範囲Ｒに含まれない。そのため、信号判定部２０２３は、検出される出力電圧に基づいて信号かノイズかの判別を行わない。なお、平均値Ｖ_e2を基準とした所定範囲Ｒの下限が０Ｖであるので、平均値Ｖ_e2から上限までの幅と、平均値Ｖ_e2から下限までの幅が非対称である。

なお、図２（Ｃ）に示す太い破線は、時刻ｔｏ以降において太陽電池２０１の表面を電子機器１０の光源１０３に近接させた場合に検出されうる出力電圧の例である。この破線が示す時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧は高電圧値Ｖ_sに達し、平均値Ｖ_e2を基準とした所定範囲Ｒに含まれない。この場合も、信号判定部２０２３は、検出される出力電圧に基づいて信号かノイズかの判別を行わない。図２（Ｃ）に示すように平均値Ｖ_e2が低い場合には、その直前の状態が遮蔽状態であるので、出力電圧だけでは信号と外来光を判別できない。この場合には、信号かノイズかの判別を行わないことで外来光を信号と判別したときに生じ得る誤動作を避けることができる。もっとも、出力電圧が第２閾値Ｖ₂以上の場合には、信号判定部２０２３は出力電圧をノイズと判定する。この場合には、周囲の照度が異常に高いためである。

図３は、太陽電池２０１からの出力電圧の他の例を示す図である。図３に示す例では、光源１０３としてＬＣＤが用いられる。その他の条件については、図２（Ａ）に示す例と同様である。

図３に示す例では、太陽電池２０１の状態が開放状態である期間である時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内で算出される平均値はＶ_e1となる。時刻ｔｏよりも後において、電子機器１０からの光信号を受信すると、光信号の周期に応じて、周期Ｔ_s毎に低電圧値である０（Ｖ）と高電圧値であるＶ_s’が交互に繰り返されるような出力電圧が得られる。図２（Ａ）に示す例とは異なり、高電圧値Ｖ_s’は、Ｖ_e1よりも低くなる。このことは、ＬＣＤで模様を形成するパネルが、バックライトからの光の一部を遮り、他の一部を透過するので、バックライトから到来する光の照度が低くなるためである。

ここで、平均値Ｖ_e1は、第１閾値Ｖ₁以上かつ第２閾値Ｖ₂未満であって、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧Ｖ_s’は、平均値Ｖ_e1から所定範囲Ｒに含まれない。そのため、信号判定部２０２３は、時刻ｔ３、ｔ５、ｔ７における出力電圧は信号であると判定する。この判定により、信号判定部２０２３は、時刻ｔ３〜ｔ６における出力電圧に基づいて、送信データのパターンをＨＬＨＬと判別することができる。信号判定部２０２３は、判別した信号パターンＨＬＨＬと、予め設定した同期信号パターンＨＬＨＬとが合致していると判定し、その後、データ信号の受信を開始する。

なお、ユーザの動作は必ずしも規則的ではないため、遮蔽状態と開放状態が周期的に繰り返されるとは限られないが、出力電圧Ｖ_s’のピークが開放状態における出力電圧Ｖ_s’として検出される。太陽電池２０１が開放状態にあり、その後、遮蔽状態と開放状態とが不規則に繰り返される場合でも外来光の照度が大きく変動しなければ、開放状態における出力電圧Ｖ_s’も大きく変動せず所定範囲Ｒ内となる。よって、信号判定部２０２３は、図２（Ｂ）に示す例と同様に、その出力電圧Ｖ_s’をノイズと判定する。
また、太陽電池２０１が遮蔽状態にあるときに、その後、開放状態と遮蔽状態が不規則に繰り返される場合でも、サンプリング部２０２１は、図２（Ｃ）に示す例と同様に出力電圧Ｖ_s’に基づいて信号か否かの判定を行わない。

（信号検出処理）
次に、本実施形態に係る信号検出処理について説明する。
図４は、本実施形態に係る信号検出処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）サンプリング部２０２１は、太陽電池２０１の出力電圧を所定の周期Ｔ_sでサンプリング（検出）している。制御部２０２は、周期Ｔ_s毎に以下のステップの処理を実行する。
（ステップＳ１０２）環境検出部２０２２は、出力電圧に変動を検出した変動検出時点である時刻ｔ２の直前のサンプリング時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg（例えば、１０秒）内にサンプリングした出力電圧の平均値を算出する。その後、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）環境検出部２０２２は、時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内の出力電圧の平均値が所定の第１の閾値以上であるか否かを判定する。第１の閾値以上と判定した場合には（ステップＳ１０３ ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進む。第１の閾値よりも低いと判定した場合には（ステップＳ１０３ ＮＯ）、ステップＳ１０５に進む。

（ステップＳ１０４）環境検出部２０２２は、サンプリング部２０２１が検出した現在の出力電圧が、時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内の出力電圧の平均値から所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲内であると判定した場合には（ステップＳ１０４ ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。所定範囲外であると判定した場合には（ステップＳ１０４ ＮＯ）、ステップＳ１０６に進む。
（ステップＳ１０５）環境検出部２０２２は、サンプリング部２０２１が検出した現在の出力電圧が、時刻ｔ１までの平均期間Ｔ_avg内の出力電圧の平均値から所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲内であると判定した場合には（ステップＳ１０５ ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。所定範囲外であると判定した場合には（ステップＳ１０５ ＮＯ）、ステップＳ１０１に進む。

（ステップＳ１０６）環境検出部２０２２は、サンプリング部２０２１が検出した現在の出力電圧が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定する。第２の閾値以上と判定した場合には（ステップＳ１０６ ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。第２の閾値よりも低いと判定した場合には（ステップＳ１０６ ＮＯ）、ステップＳ１０８に進む。
（ステップＳ１０７）信号判定部２０２３は、現在の出力電圧をノイズと判定する。その後、図４に示す処理を終了する。
（ステップＳ１０８）信号判定部２０２３は、現在の出力電圧を信号と判定する。その後、図４に示す処理を終了する。

なお、図５に示すように上述した信号検出処理は、さらにステップＳ１０９を有してもよい。
（ステップＳ１０９）環境検出部２０２２は、サンプリング部２０２１がサンプリングした現在の出力電圧が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定する。第２の閾値以上と判定した場合には（ステップＳ１０９ ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。第２の閾値よりも低いと判定した場合には（ステップＳ１０９ ＮＯ）、ステップＳ１０１に進む。
従って、現在の出力電圧が、平均値から所定範囲内であるか否かに関わらず、第２の閾値以上と判定された場合には、信号判定部２０２３は、現在の出力電圧が信号かノイズかの判定を行わない。

なお、信号判定部２０２３が、出力電圧が信号であるか否かの判定を行わない場合には、制御部２０２は、表示部２０８に対してユーザによる操作を促すための通知を表示させてもよい。ユーザによる操作は、例えば、現在時刻の設定入力のためのボタン操作、光源１０３に太陽電池２０１の表面を近接かつ対面する位置に電子時計２０を移動させること、等である。表示態様は、テキスト表示、点滅、運針、報音、等、ユーザが認識可能な態様であれば、いかなる態様でもよい。これにより、ユーザの操作が行われたときに、電子時計２０は、信号かノイズかの判定が行われないので動作が保留されている状態から脱することができる。

（受信制御処理）
次に、本実施形態に係る受信制御処理について説明する。受信制御処理は、図４又は図５に示す信号検出処理で検出した信号に基づいて電子機器１０が伝送する光信号の受信を制御する処理である。

図６は、本実施形態に係る通信制御処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）制御部２０２は、信号検出処理（図４又は図５）を実行する。その後、ステップＳ２０２に進む。
（ステップＳ２０２）信号判定部２０２３は、時刻毎の信号か否かの判定に基づいて、周期Ｔ_s毎に出力状態を判定する。ここで、信号判定部２０２３は、信号と判定した時刻における出力電圧の状態を高電圧値（Ｈ）と判定し、出力電圧が第３閾値未満であるときの出力電圧の状態を低電圧値（Ｌ）と判定する。その後、ステップＳ２０３に進む。

（ステップＳ２０３）信号判定部２０２３は、ステップＳ２０２で判定されたｎ_s個の出力電圧の状態から形成される信号パターンと同期信号パターンとを照合し、両者が合致しているか否かを判定する。合致していると判定した場合には（ステップＳ２０３ ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に進む。合致していないと判定した場合には（ステップＳ２０３ ＮＯ）、ステップＳ２０１に戻る。
（ステップＳ２０４）信号判定部２０２３は、同期信号を検出したと判定する。その後、ステップＳ２０５に進む。

（ステップＳ２０５）サンプリング部２０２１は、基準信号生成回路２０６から入力される分周信号を低レートの分周信号から高レートの分周信号に切り替えることにより、サンプリング周波数を高レートに切り替える。その後、ステップＳ２０６に進む。
（ステップＳ２０６）信号判定部２０２３がデータ信号の末尾に含まれる終端信号を検出するまで、データ信号を受信する（通信期間）。その後、ステップＳ２０７に進む。
（ステップＳ２０７）サンプリング部２０２１は、基準信号生成回路２０６から入力される分周信号を高レートの分周信号から低レートの分周信号に切り替えることにより、サンプリング周波数を低レートに切り替える。その後、ステップＳ２０１に戻る。

なお、ステップＳ２０２において、信号判定部２０２３は、ノイズと判定した時刻における出力電圧の状態を低電圧値（Ｌ）と判定してもよい。
なお、ステップＳ２０１において信号かノイズかの判定が行わなかった場合には、図６に示す処理を終了してもよい。

（変形例）
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。
電子機器１０の制御部１０２は、光源１０３に対して周期Ｔ_s毎に点灯と消灯のいずれかを繰り返し、点灯時には、所定の照度パターンが示す照度で点灯させてもよい。照度パターンは、時刻毎の照度から形成されるデータである。時刻毎の照度は、各点灯時にのみ与えられ、各点灯時の照度が時間経過に応じて変動していてもよい。
信号判定部２０２３には、照度パターンに相当する同期信号パターンを予め設定しておく。この場合、同期信号パターンは、周期Ｔ_sで、高電圧値（Ｈ）と低電圧値（Ｌ）のいずれかが繰り返され、点灯時に相当する高電圧値（Ｈ）に係る出力電圧の値を示すデータである。各時刻における出力電圧の値は、照度に比例する値である。照度パターン、同期信号パターンに含まれる、高電圧値（Ｈ）のサンプルの数（サンプル数ｎ_s’）は、好ましくは３以上であって、総サンプル数ｎ_sは５以上である。このような出力電圧の状態の変化のパターンは、自然界もしくはユーザの操作によって生じることが稀である他、高電圧値（Ｈ）の各サンプルの出力電圧の変化傾向を表すからである。

信号判定部２０２３は、ステップＳ２０３において、ｎ_s’個の高電圧値（Ｈ）と判定した出力電圧からなる信号パターンと、予め設定した同期信号パターンとの相関の度合いを示す指標値を算出する。指標値は、例えば、相関係数である。信号判定部２０２３は、算出した指標値が予め定めた指標値の閾値よりも高い場合、同期信号を検出したと判定し、それ以外の場合、同期信号を検出していないと判定する。

（同期信号パターン）
次に、本変形例に係る同期信号パターンの例について説明する。
図７は、本変形例に係る同期信号パターンの例を示す図である。図７の縦軸、横軸は、それぞれ出力電圧Ｖ、時刻ｔを示す。図７に示す出力電圧は、０Ｖよりも有意に高い高電圧値（Ｈ）と、０Ｖである低電圧値（Ｌ）とが周期Ｔ_sで交互に繰り返される。図７に示す出力電圧は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７のそれぞれにおいて、Ｖ_s1、０、Ｖ_s2、０、Ｖ_s3、０、Ｖ_s4である。また、高電圧値（Ｈ）に係る出力電圧は、時間経過に応じて異なる。なお、図７に示す例では、Ｖ_s1からＶ_s2への変化量、Ｖ_s2からＶ_s3への変化量、Ｖ_s3からＶ_s4への変化量は、ほぼ一定である。

このように、受信した出力電圧の変化と、同期信号パターンが示す出力電圧の変化との相関性を検出することで、時間経過に伴う出力電圧の変化の傾向を手がかりとして一部に信号を検出できないサンプルが含まれていても、同期信号を精度よく検出することができる。また、出力電圧の規則的な変化は、自然界もしくはユーザの操作で生じることが稀であるため、かかる出力電圧の時間変化を検出することにより同期信号をより確実に検出することができる。

なお、電子時計２０で用いられる同期信号パターンの出力電圧の時間変化及び電子機器１０で用いられる照度パターンの照度の時間変化は、自然界もしくはユーザの操作で生じることが稀なものであれば、図７に示すパターンには限られない。例えば、高電圧値（Ｈ）に係る出力電圧は時間経過に応じて一定量ずつ低くなってもよいし、時刻に対する正弦関数であってもよい。

なお、本変形例では、環境検出部２０２２が省略されてもよい。即ち、信号判定部２０２３は、太陽電池２０１の出力電圧が第３閾値以上である場合に、出力電圧の状態が高電圧値（Ｈ）と判定し、第３閾値未満である場合に出力電圧の状態が低電圧値（Ｌ）と判定してもよい。そして、信号判定部２０２３は、ｎ_s’個の太陽電池２０１の出力電圧からなる信号パターンと、予め設定した同期信号パターンとに基づき同期信号を検出してもよい。この場合においても、一部のサンプルにおいて信号検出ができない、もしくは困難である場合でも、複数のサンプル間での出力電圧の時間変化を考慮して照度パターンを検出することができる。

以上に説明したように、本実施形態に係る電子時計２０は、到来した光を電力に変換する太陽電池２０１と、太陽電池２０１から出力される出力電圧を所定の周期でサンプリングするサンプリング部２０２１とを備える。また、電子時計２０は、出力電圧の変動が検出された変動検出時点の前の所定期間内の出力電圧の平均値に基づいて、現在の出力電圧が信号であるか否かを判定する信号判定部２０２３を備える。
この構成により、電子時計２０は、周囲環境、例えば外来光の照度に応じた出力電圧を参照して現在の出力電圧が信号であるか否かを判定することができる。そのため、光で伝送された信号を的確に検出することができる。検出した信号に基づいて、電子機器１０が送信した同期信号を的確に検出することで、誤判定による高レートでの受信を回避できる。高レートでの受信時では、低レートでの受信時よりも消費電力が高くなるので、本来必要とされない高レートでの受信を回避することで消費電力の浪費を防ぐことができる。

また、電子時計２０において、信号判定部２０２３は、現在の出力電圧が所定期間内の出力電圧の平均値から予め定めた範囲に含まれない場合、現在の出力電圧が信号であると判定する。
この構成により、現在の出力電圧が周囲環境に応じた出力電圧と有意に異なる場合に信号であると判定されるため、光で伝送された信号を的確に検出することができる。

また、電子時計２０において、信号判定部２０２３は、変動検出時点の前の出力電圧の平均値が予め定めた第１閾値よりも低い場合、現在の出力電圧が信号ではないと判定する。
この構成により、出力電圧が０Ｖとの有意差がないため、周囲環境が太陽電池２０１に光が到来しない遮蔽状態であると判定される。そのため、ユーザの操作に基づき外来光が一時的に到来することによる、信号の誤検出を回避することができる。

また、電子時計２０において、信号判定部２０２３は、現在の出力電圧が第２閾値よりも高く、第２閾値が第１閾値よりも高い場合、現在の出力電圧がノイズであると判定する。
この構成により、信号を搬送する光よりも照度が高いために信号を検出できない場合に、信号の誤検出を回避することができる。

また、電子時計２０において、信号判定部２０２３は、現在までの出力電圧の時間変化を示す信号パターンと、予め定めた出力電圧の時間変化を示す信号パターンとの相関に基づいて、現在までの出力電圧の時間変化が信号であるか否かを判定する。
この構成により、時間経過に伴う出力電圧の変化の傾向を手がかりとして、一部に信号を検出できないサンプルが含まれていても、信号を検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、電子時計２０がアナログ時計である場合には、電子機器１０は、電子時計２０の表示部２０８の画像を撮像する撮像部と、撮像した画像から表示部２０８が表示する表示時刻を特定する時刻特定部を備えてもよい。そして、電子機器１０は、特定した表示時刻と時刻データ取得部１０１が取得した時刻データが示す現在時刻に基づいて時刻補正量を算出し、算出した時刻補正量で時刻の補正を指示する時刻補正信号を送信データとして光源１０３に送信させる時刻補正部を備えてもよい。電子時計２０は、電子機器１０から受信した時刻補正信号が示す時刻補正量を用いて、表示部２０８が表示する表示時刻を補正する時刻補正部を備えてもよい。

また、上述した実施形態では、電子時計２０は、時刻の表示を主な機能とする専用機を例にしたが、これには限られない。上述した電子時計２０が備える各機能部は、時刻の表示以外の機能、例えば、ラジオ放送もしくはテレビジョン放送の受信、通話、画像の送受信、等を主な機能とする電子機器として実現されてもよい。
電子時計２０の基準信号生成回路２０６が生成する２種類の分周信号について、低レートの分周信号の周波数が、高レートの分周信号の周波数よりも低ければよい、上述の４Ｈｚ、１ｋＨｚに限られない。例えば、低レートの分周信号の周波数、高レートの分周信号の周波数は、それぞれ、８Ｈｚ、２ｋＨｚであってもよい。

また、上述した実施形態では、主に制御部１０２が光源１０３の点灯、消灯を交互に切り替えて光信号を形成する場合を例にしたが、これには限られない。制御部１０２は、その動作時において光源１０３の状態を少なくとも点灯から消灯又は、消灯から点灯に変更できればよい。例えば、制御部１０２は、光源１０３の点灯と消灯をランダムに切り替えてもよい。
また、電子時計２０で用いられる同期信号パターンでは、必ずしも高電圧値（Ｈ）と低電圧値（Ｌ）とが交互に配列されていなくともよく、少なくとも１つの高電圧値（Ｈ）又は低電圧値（Ｌ）が含まれていればよい。照度パターンを形成する点灯、消灯の配列は、同期信号パターンを形成する高電圧値（Ｈ）と低電圧値（Ｌ）の配列に対応していればよい。

なお、上述した実施形態における電子機器１０または電子時計２０が備える各部の機能全体あるいはその一部、例えば、制御部１０２、制御部２０２は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＣＰＵ等の制御装置に限らず、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１…通信システム、１０…電子機器、１０１…時刻データ取得部、１０２…制御部、１０３…光源、２０…電子時計、２０１…太陽電池、２０２…制御部、２０２１…サンプリング部、２０２２…環境検出部、２０２３…信号判定部、２０３…スイッチ、２０４…二次電池、２０５…ダイオード、２０６…基準信号生成回路、２０８…表示部、２０９…記憶部、２１０…入力部

Claims (8)

1. 光を受光する受光部と、
   前記受光部からの出力電圧を検出する検出部と、
   出力電圧の平均値を算出する環境検出部と、
   前記検出部が出力電圧の変動を検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、前記変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、前記差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、前記差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する信号判定部と、
   を備える電子時計。
2. 前記信号判定部は、前記平均値が予め定めた第１閾値よりも低い場合、前記現在の出力電圧が信号ではないと判定する請求項１に記載の電子時計。
3. 前記信号判定部は、前記現在の出力電圧が第２閾値よりも高く、前記第２閾値が前記第１閾値よりも高い場合、前記現在の出力電圧がノイズであると判定する請求項２に記載の電子時計。
4. 前記信号判定部は、現在までの出力電圧の時間変化を示す信号パターンと、予め定めた出力電圧の時間変化を示す信号パターンとの相関に基づいて、前記現在までの出力電圧の時間変化が信号であるか否かを判定する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子時計。
5. 信号判定部が判定する信号は、表示時刻の修正に関する情報を含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子時計。
6. 人の手首に固定するための固定具を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子時計。
7. 第１電子機器と第２電子機器とを備える通信システムであって、
   前記第１電子機器は、光源の点灯と消灯で形成される信号を送信し、
   前記第２電子機器は、
   光を受光する受光部と、
   前記受光部からの出力電圧の変動を検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、前記変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、前記差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、前記差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する信号判定部と、
   を備える通信システム。
8. 受光部が、光を受光する受光工程と、
   検出部が、前記受光部からの出力電圧を検出する電圧検出工程と、
   環境検出部が、前記出力電圧の平均値を算出する平均値算出工程と、
   信号判定部が、前記検出部が出力電圧の変動が検出した変動検出時点の後の現在の出力電圧と、前記変動検出時点の前の出力電圧の平均値との差分値を算出し、前記差分値が所定範囲に収まるか否かを判定し、前記差分値が前記所定範囲に収まらない場合に現在の出力電圧を信号と判定する信号判定工程と、
   を有する電子時計の信号検出方法。

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