JP2018186499A - 電子デバイスから電子腕時計へとデータを非同期に送信する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子デバイスから電子腕時計へとデータを送信する方法を改善する。【解決手段】電子デバイスから電子腕時計へとデータを送信する方法Ｐｃｄにおいて、各光信号が、少なくとも４つの光強度レベルのセットに属する光強度レベルを有し、光信号のシーケンスが、送信されるデータのコードに対応しているステップと、クロック位相に対応する光信号のシーケンスが、データに対応する光信号のシーケンスとは別個の波長で発せられるステップと、データのシーケンスを再構成するように、腕時計のフォトトランジスターによって、連続的な光強度レベルを検出するステップと、腕時計の第２のフォトトランジスターによって一連の２つの光強度レベルを検出するステップと、クロック位相に対応する光信号のシーケンスによってデータに対応する光信号のシーケンスをデコードするステップと、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、電子腕時計の分野に関する。本発明は、特に、電子デバイスから電子腕時計へとデータを送信する方法に関する。

「コネクテッド」腕時計と呼ばれている腕時計は、スマートフォンのような電子デバイスと通信することができ、過去数年にわたって計時器のビジネスにおいて無視することができない存在となっている。特に、押しボタン、竜頭及び／又はタッチコントロールを作動させることによって、このような腕時計を手動調整することができる。このことは、ユーザー又は調整の仕事を行うアフターサービス人員にとって、比較的制約となっている。

この課題を克服するため、現在では、Bluetooth Low Energy技術又は他の近接電磁場通信技術をサポートするデバイスを装備することによって電子腕時計を自動的に調整することができる。しかし、これらのデバイスは実装が非常に複雑であり、特定の通信手段を必要とする。特に、アンテナを電子デバイスと腕時計の両方に組み入れる必要がある。また、このようなデバイスは認証されていなければならない。これには付加的なコストがかかる。

欧州特許出願ＥＰ１６１５７６５５において、典型的にはスマートフォンである電子デバイスから電子腕時計へと調整データを転送する新しい方法が提案されている。この調整データを転送する方法は、前記手法よりも単純であり、また、低コストである。データ転送を可能にするために、当該腕時計は、電子デバイスの光源が発する光信号を検出するように意図されたフォトトランジスターを有する。これらの光信号は、２つの状態を用いる変調によってデータをエンコードする。この２つの状態は、光の存在又は不在である。しかし、この種のバイポーラの光変調には、比較的低い送信レートしか可能でないという課題がある。

本発明の目的は、光送信方法を改善することによって、前の項目にて記載した課題を改善することである。

このために、本発明は、電子デバイスから電子腕時計へとデータを送信する方法に関し、
− 前記電子デバイスの光源によって光信号のシーケンスを発するステップであって、この各光信号が、少なくとも４つの光強度レベルのセットに属する光強度レベルを有し、前記光信号のシーケンスが、送信されるデータのコードに対応している、ステップと、
− 前記データのシーケンスを再構成するように、前記腕時計のフォトトランジスターによって連続的な光強度レベルを検出するステップと、及び
− データを再構成するように、前記シーケンスをデコードするステップと
を有する。

少なくとも４つの状態を有する光信号の形態にデータがエンコードされるので、これらの光信号は、少なくとも４つのレベルがある光変調を介してこれらのデータをエンコードするものといわれる。この変調は、より単純には、マルチレベルの光変調と呼ばれる。「マルチ」とは、４以上を意味する。

この方法には、ユーザーが竜頭、押しボタン又はタッチコントロールなどを介して複雑な調整を行う必要性がなく、主として自動的に実装することができるという利点がある。当然、当該方法は開始されなければならない。このことは、押しボタンを押すことによって手動で、又はデフォルトではスタンバイ状態となっているが特定の発光体のシーケンスを受けたときにオンに切り替わるようなシステムなどを介して自動的に、行うことができる。電子デバイスと電子腕時計の間のデータの自動送信によって、腕時計をプログラムすることがはるかに容易になる。また、手動の構成に起因するエラーないし不正確性を避けることが可能になる。これによって、ユーザーが電子デバイスのよりユーザーフレンドリーなインタフェース、典型的には、スマートフォンのアプリケーションのもの、を用いて、腕時計へと転送するデータを選択し構成することが可能になる。このような手段によって、あらゆる種類のデータを送信することができる。このデータには、腕時計がディスプレー機能を有している場合には、ショートメッセージを含むことができる。したがって、以下のいずれも容易に行うことができる：
すなわち、時間をセットしたり、時間を変えたり、アラームをセットしたり、日付をセットしたり、月相、潮時間及び潮の係数、日没時間及び日の出時間などの他の情報を送信したりする。

また、この方法には、通信アンテナ（高価であり、かさばり、時には金属製の外装部品に適合しないことがある）をフレームや電子デバイスに組み入れる必要がないという利点があり、このような腕時計と電子デバイスの間を光通信するシステムは、単に、発光ダイオードタイプの点光源及びフォトトランジスタータイプの光センサによって構成している。

最後に、本発明に係る方法は、バイポーラの光変調の場合よりも大きいレートで非同期送信を可能にするという点で特に有利である。

少なくとも４つの光強度レベルで光信号を発することによって、送信を速くすることが可能になる。特に、欧州特許出願ＥＰ１６１５７６５５におけるケースのように光源がオンかオフかの検出、すなわち、２つの候補からの強度レベルの検出、ではなく、前記光源の光強度レベルを少なくとも４つの候補から検出する。したがって、レートは少なくとも２倍になる（特に、光源がちょうど４つの異なる光強度レベルを発することができる場合には２倍になる）。

また、当該方法は、
− 送信されるデータに対応する光信号のシーケンスを発する前記ステップが実行されているときに、前記電子デバイスの第２の光源によって２つの強度レベルでクロック位相に対応する光信号のシーケンスを発するステップであって、前記クロック位相に対応する光信号のシーケンスが、前記データに対応する光信号のシーケンスとは別個の波長で発せられる、ステップと、
− クロックを再構成するように、前記腕時計の第２のフォトトランジスターによって一連の２つの光強度レベルを検出するステップと
を有する。当然、クロックが前記データのシーケンスをデコードするステップにおいて用いられている。

本発明に係る方法は、以下の特徴の１つ又は技術的に可能な組み合わせを有することができる。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記連続的な光強度レベルを検出するステップは、さらに、カウンターによってカウントされたサンプリング周期の数が２つのしきい値の間にあることを前提に、前記フォトトランジスターによって輝度変化を検出すると、前記腕時計のサンプリング周期のカウンターをリセットすることを実行する再同期するサブステップを有する。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記光強度レベルのセットの光強度レベルは、輝度スケール上にて規則的に分布している。

１つの実施形態（これに限定されない）において、当該方法は、さらに、送信におけるフィードバックを生成するステップを有する。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記フィードバックを生成するステップは、前記腕時計の発光ダイオードによって光信号を発するステップを有する。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記フィードバックを生成するステップは、前記腕時計のディスプレー手段を配置するステップを有する。

１つの実施形態（これに限定されない）において、当該方法は、さらに、前記腕時計の表盤の画像を解析するステップを有し、この画像は、前記腕時計の前記ディスプレー手段の前記配置の後に、前記電子デバイスのビデオカメラによって取得される。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記電子デバイスは携行可能であり、スマートフォン又は電子タブレットである。

「携行可能な電子デバイス」とは、ユーザーが携行し運ぶことができ、また、運んでいる間にも機能性を維持することができるようなユーザー端末とも呼ばれる電子デバイスを意味している。これは、例えば、スマートフォンが該当する。当然、デスクトップコンピューターのような本線電源を必要とするデバイスは、この定義から除外されている。いくつかのデバイスの組み合わせ、例えば、周辺装置が無線又は有線リンクによって接続されているようなポータブルコンピューター、も前記定義から除外されている。

この方法には、ハードウェアをほとんど必要としないという利点がある。すなわち、この方法を実装するためには、適切なモバイルアプリケーションを備えたスマートフォンタイプの携行可能なデバイスだけしか必要ではない。当該方法は、コンピューターに差し込まれるセンサーのような専用ハードウェア又はかさばったハードウェアを用いることを必要としない。適切なアプリケーションを搭載しているスマートフォンを持っている人であれば誰でも（例、時計師）、当該方法を実装することができる。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記光源は、前記電子デバイスのディスプレー画面の領域である。

１つの実施形態（これに限定されない）において、前記光源は、前記電子デバイスのための発光体としてもはたらく発光ダイオードである。

添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことによって、本発明の詳細が一層と明らかになるであろう。

スマートフォンの発光ダイオードによって発せられる光信号をフォトトランジスターを介して受ける腕時計を表盤側から見た様子と前記スマートフォンを裏側から見た様子を示している。この発光ダイオードは、前記スマートフォンにおける発光体としても用いられている。 スマートフォン画面の一区画によって発せられた光信号をフォトトランジスターを介して受ける腕時計を裏側から見た様子と前記スマートフォンを画面側から見た様子を示している。前記フォトトランジスターは、前記区画に対向するように位置している。 本発明の１つの実施形態に係る方法の較正ステップの前と後における携行可能な電子デバイスの光源によって発せられる光強度レベルを示している。 本発明の１つの実施形態に係る方法のいくつかのステップを示している。

図１及び２は、図４に示した本発明に係るデータを転送する方法を実装するために適した電子腕時計ＭＴと電子デバイスＡＥを示している。特に、腕時計ＭＴは、腕時計ＭＴのマイクロコントローラー（図示せず）に接続しているフォトトランジスターＰＲを装備している。当該送信方法は、電子デバイスＡＥの光源ＳＬによって、少なくとも４つの別個の光強度レベルにおける光信号のシーケンスを発するステップ（ステップＥｍ１）と、腕時計ＭＴのフォトトランジスターＰＲによって、光信号のシーケンスを受けるステップ（ステップＰｃｄ＿Ｄｅｔ１、Ｄｅｔ１＿Ｒｓｃ）と、及び受けたシーケンスを利用可能な信号に変換するステップ（ステップＰｃｄ＿Ｄｅｃ）とを有する。

図１に示す第１の構成において、フォトトランジスターＰＲは、フレーム腕時計ＭＴの表盤ＣＤの下にて、光を通す開口に対向するように位置している。別の構成において、フォトトランジスターＰＲは、腕時計ＭＴの裏部の側に位置している。この裏部は、光を通すように少なくとも部分的に透明であったり、取り外し可能なハッチを有していたりする。当然、他の構成を多く思い描くことができる。

光源ＳＬを介して電子デバイスＡＥからデータが転送される。この光源ＳＬは、例えば、デバイスＡＥの発光体や画面ＥＣである。図１に示す構成において、電子デバイスＡＥはスマートフォンであり、スマートフォンの発光体を介して光信号が発せられる。この発光体が光源を形成する。発光体がデバイスの裏部に位置しているので、データ転送中に、腕時計ＭＴのディスプレーの変化を視覚的にモニタリングしつつ、スマートフォンの画面ＥＣを用いる転送用アプリケーションを管理するようにデバイスＡＥの画面ＥＣを用いることができる。

図２に示す構成において、電子デバイスＡＥはスマートフォンであり、スマートフォンの画面ＥＣを介して光信号が発せられる。より正確には、画面ＥＣには、輝度レベルが均一な円状の領域がある。この領域が光源ＳＬを形成している。腕時計ＭＴは、スマートフォンの画面ＥＣに直接対するように又は対向するように配置され、発光している円状の領域に対向している。この場合、転送を行う前にアプリケーションを構成しなければならず、腕時計ＭＴＶの表盤ＣＤが見えない場合、この動作の後に、データ転送を検査するステップを行われなければならない。この構成には、図１の構成よりも、外部光源によって不具合が発生する傾向が小さいという利点がある。

前の構成の１つの変種の実装例において、画面ＥＣを２つの領域に分けて、光源の範囲を画面ＥＣの領域の１つに制限することができる。画面ＥＣの残りの領域は、データ転送を制御するアプリケーションのユーザーインタフェースのために確保しておく。このようにして、データ送信及びその実行の検査を容易にすることができる。

なお、図示した電子デバイスＡＥは携行可能なタイプであるが、代わりに、ＵＳＢリンクなどによってデスクトップコンピューターに接続される周辺装置であることができる。この周辺装置は、前のいくつかの段落に記載されているような光源（周辺装置の発光ダイオード又は画面の一区画）を有する。この変種には、シンボルレートを増加させることが可能になるという利点がある。このシンボルレートは、スマートフォンタイプの携行可能な電子デバイスの性能によって制限されることがある。

様々なタイプの光変調を用いてデータを転送することができる。上記のように、ＮＲＺタイプのバイポーラー変調を実装することは容易であるが、性能は抑えられる。したがって、スマートフォンの画面又は発光体（より一般的には、携行可能な電子デバイスの画面又は発光体）によって与えられる可能性を利用して、マルチレベルの光変調を実現することは有利である。特に、最近の発光体や画面は、一般的には、少なくとも４つの別個の光強度レベル（その１レベルが、例えば、「発光しない」状態に対応する）を発することができる。

また、電子デバイスＡＥの理論的な発光周波数よりもはるかに高いサンプリング周波数を腕時計ＭＴのために選んで、多様な発光時間を可能にすることは有利である。典型的には、サンプリング周波数は、発光周波数より１６倍大きいように選ばれる。

また、本発明に係る方法は、好ましいことに、腕時計ＭＴのサンプリング周期のカウンターを実装する再同期ステップを有する。発光周波数よりも１６倍大きいサンプリング周波数の場合には、カウンターによってカウントされる最初の８つのサンプリング周期の間には、遷移（０から１の遷移又はその逆）が検出されるべきではない。このような遷移が検出されたなら、エラーとして解釈される。この種のエラーは、例えば、光源のシンチレーションをレベルの変化として誤って解釈してしまうことに起因している。これとは対照的に、最初の８つのサンプリング周期に続く１２のサンプリング周期にて遷移が期待される。このような遷移を検出すると、前のビットが記録され、カウンターがその初期値にリセットされる。

また、多くのサンプリング周期にわたって遷移が検出されない場合、符号化された記号の発光周波数が不安定であるために、発光する電子デバイスＡＥ及び受ける腕時計ＭＴが同期から外れるリスクがある。この場合、ビットスタッフィング技術を用いることが有利である。ビットスタッフィング技術は、レシーバーがエミッターと規則的に再同期することを可能にするいくつかの仮想的な遷移を行うことを伴う。例えば、長いゼロ値のビット列を送信する際、５つのゼロの後には１ビットの値１が挿入される。受信側において、この手続きが逆に行われる：
すなわち、連続的な５ビットにてゼロ値を検出した後に、１ビットの値１を検出することが期待される。そうではない場合、エラーが発生したと判断される。１ビットの値１を検出した場合、１ビットの値１はデコードにおいて考慮に入れられず、そして、カウンターがリセットされる。

本発明に係る方法の１つの実施形態によると、当該送信方法は、腕時計ＭＴの光源によって発せられた光強度レベルを較正する較正ステップを有する。これらの光強度レベルは、これらが輝度スケールに対して規則的に分布するように較正される。すなわち、あるレベルと次のレベルの間の輝度差が一定のまま維持するように較正される。この較正ステップによって、様々な輝度レベルの特色を最適化して、レシーバー側にて読み取りエラーを防ぐことができる。図３に例を示した。この図は、キャリブレーションの前の輝度レベル（「オリジナル」と記した曲線）及びキャリブレーションの後の輝度レベル（「訂正済み」と記した曲線）を、エンコードされるデータの関数として示している。

また、腕時計ＭＴは、別個の波長、例えば、第１のフォトトランジスターに対しては青色に対応する波長、そして、第２のフォトトランジスターに対しては赤色に対応する波長、を受けることができる２つのフォトトランジスターを装備している。また、電子デバイスＡＥは、これらの２つの波長にて発光することができる２つの光源を装備している。この場合、その一方の光源がデータを非同期的に送信し、その他方の光源がクロック信号を送信し（ステップＰｃｄ＿Ｅｍ２、Ｐｃｄ＿Ｄｅｔ２）、これによって、レシーバーがエミッターと同期することができる。

１つの実施形態において、当該方法は、ユーザー又は電子デバイスＡＥの意図に基づいて腕時計ＭＴによって作られる送信のフィードバックを生成するステップ（ステップＰｃｄ＿Ｃｒｄ）を有する。例えば、送信動作の終わりにおいて、腕時計のディスプレー手段ＡＦ（例、腕時計の時、分及び秒の針）を、送信の成功又は失敗のインジケーションを行うように配置することができる（ステップＣｒｄ＿Ｐｏｓ）。このようにして、このディスプレー手段ＡＦの特定の配置を、送信の結果を知らされるユーザーが注目するようにすることができる。代わりに、電子デバイスＡＥは、そのビデオカメラＣＭ及び画像解析手段の貢献によって、腕時計ＭＴのディスプレー手段ＡＦの位置を解析して（ステップＣｒｄ＿Ａｌｙ）、それから送信が正確に行われたか又は行われなかったかを推定することができる。また、電子デバイスＡＥのフォトトランジスターによって受けられるように意図された短いシーケンスを送信の終わりにおいて発する（ステップＣｒｄ＿Ｅｍ３）ことができる発光ダイオードを腕時計ＭＴに追加することができる。シーケンスに依存して、電子デバイスＡＥは、送信が正確に実行されたかどうかを判断することができる。

結論として、電子デバイスと腕時計の間の非同期マルチレベル光送信によって、送信レートを向上させることができる。当然、当業者であれば、請求の範囲から逸脱せずに、説明した実施形態のたくさんの変種を作ることができるであろう。

ＡＥ 電子デバイス
ＡＦ ディスプレー手段
ＣＤ 表盤
ＣＭ ビデオカメラ
ＥＥＣ ディスプレー画面
ＭＴ 腕時計
ＰＲ フォトトランジスター
ＳＬ 光源

Claims (10)

1. 電子デバイス（ＡＥ）から電子腕時計（ＭＴ）へとデータを送信する方法（Ｐｃｄ）であって、
   − 前記電子デバイス（ＡＥ）の光源（ＳＬ）によって光信号のシーケンスを発するステップであって、この各光信号が、少なくとも４つの光強度レベルのセットに属する光強度レベルを有し、前記光信号のシーケンスが、送信されるデータのコードに対応している、ステップ（Ｐｃｄ＿Ｅｍ１）と、
   − 送信されるデータに対応する光信号のシーケンスを発する前記ステップ（Ｐｃｄ＿Ｅｍ１）が実行されているときに、前記電子デバイス（ＡＥ）の第２の光源（ＳＬ）によって２つの強度レベルでクロック位相に対応する光信号のシーケンスを発するステップであって、前記クロック位相に対応する光信号のシーケンスが、前記データに対応する光信号のシーケンスとは別個の波長で発せられる、ステップ（Ｐｃｄ＿Ｅｍ２）と、
   − 前記データのシーケンスを再構成するように、前記腕時計（ＭＴ）のフォトトランジスター（ＰＲ）によって、連続的な光強度レベルを検出するステップ（Ｐｃｄ＿Ｄｅｔ１）と、
   − クロックを再構成するように、前記腕時計（ＭＴ）の第２のフォトトランジスターによって一連の２つの光強度レベルを検出するステップ（Ｐｃｄ＿Ｄｅｔ２）と、及び
   − データを再構成するように、前記クロック位相に対応する光信号のシーケンスによって前記データに対応する光信号のシーケンスをデコードするステップ（Ｐｃｄ＿Ｄｅｃ）と
   を有することを特徴とする送信方法（Ｐｃｄ）。
2. 前記連続的な光強度レベルを検出するステップ（Ｐｃｄ＿Ｄｅｔ１）は、さらに、カウンターによってカウントされたサンプリング周期の数が２つのしきい値の間にあることを前提に、前記フォトトランジスター（ＰＲ）によって輝度変化を検出すると、前記腕時計（ＭＴ）のサンプリング周期のカウンターをリセットすることを実行する再同期するサブステップ（Ｄｅｔ１＿Ｒｓｃ）を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
3. 前記光強度レベルのセットの光強度レベルは、輝度スケール上にて規則的に分布している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
4. さらに、送信におけるフィードバックを生成するステップ（Ｐｃｄ＿Ｃｒｄ）を有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
5. 前記フィードバックを生成するステップ（Ｐｃｄ＿Ｃｒｄ）は、前記腕時計（ＭＴ）の発光ダイオードによって光信号を発するステップ（Ｃｒｄ＿Ｅｍ３）を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
6. 前記フィードバックを生成するステップ（Ｐｃｄ＿Ｃｒｄ）は、前記腕時計（ＭＴ）のディスプレー手段（ＡＦ）を配置するステップ（Ｃｒｄ＿Ｐｏｓ）を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
7. さらに、前記腕時計（ＭＴ）の表盤（ＣＤ）の画像を解析するステップ（Ｃｒｄ＿Ａｌｙ）を有し、
   この画像は、前記腕時計（ＭＴ）の前記ディスプレー手段（ＡＦ）の前記配置の後に、前記電子デバイス（ＡＥ）のビデオカメラ（ＣＭ）によって取得される
   ことを特徴とする請求項６に記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
8. 前記電子デバイス（ＡＥ）は携行可能であり、スマートフォン又は電子タブレットである
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
9. 前記光源（ＳＬ）は、前記電子デバイス（ＡＥ）のディスプレー画面（ＥＥＣ）の領域である
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の送信方法（Ｐｃｄ）。
10. 前記光源（ＳＬ）は、前記電子デバイス（ＡＥ）のための発光体としてもはたらく発光ダイオードである
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の送信方法（Ｐｃｄ）。

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