JP6547379B2 - 通信システム、電子時計および通信装置 - Google Patents
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Description
特許文献1のアナログ電子時計は、モーターコイルを備え、当該モーターコイルを介して確認信号を外部調整装置に送信する。外部調整装置は、コイルを介して確認信号を受信すると、アナログ電子時計の歩度調整を行うための補正データを、コイルを介してアナログ電子時計に送信する。そして、アナログ電子時計は、モーターコイルを介して補正データを受信する。
また、電子時計が第2通信部を備え、通信装置が第1通信部を備える場合、電子時計の光送信部によって送信された信号は、通信装置の光受信部によって受信される。また、通信装置のコイル送信部によって送信された信号は、電子時計のコイル受信部によって受信される。
本発明によれば、電子時計から通信装置に信号を送信する通信経路と、通信装置から電子時計に信号を送信する通信経路とが、互いに通信方法が異なる2つの経路で構成されるため、電子時計から通信装置へ送信される信号と、通信装置から電子時計に送信される信号とが、干渉することがない。また、1つの通信経路を信号の送信方向を切り替えて使う場合のような切り替え処理を行う必要がないため、電子時計と通信装置との間の通信処理を高速化できる。
また、送信部は送信用コイルで構成されているため、送信用コイルに例えば電子時計が備えるモーターコイル等を用いることができる。この場合、送信用コイルを別途設ける必要がなく、部品数の増加を抑制できる。
本発明によれば、受光素子を別途設ける必要がなく、部品数の増加を抑制できる。
本発明によれば、送信用コイルを別途設ける必要がなく、部品数の増加を抑制できる。
本発明によれば、送信用コイルを別途設ける必要がなく、部品数の増加を抑制できる。
本発明によれば、通信処理時、通信処理とは関係しない信号が、電子時計から送信されることを抑制できるため、通信処理をより確実に行うことができる。
また、受信部は受信用コイルで構成されているため、受信用コイルに例えば電子時計が備えるモーターコイル等を用いることができる。この場合、受信用コイルを別途設ける必要がなく、部品数の増加を抑制できる。
これにより、通信装置と電子時計との間でデータ信号の送受信タイミングを確実に同期させることができる。このため、電子時計は、通信装置から送信されたデータ信号を確実に受信できる。また、データ要求信号を送信する通信経路と、データ信号を受信する通信経路とが、互いに通信方法が異なる2つの経路で構成されるため、1つの通信経路を送信と受信で切り替えて使う場合のような切り替え処理を行う必要がなく、通信速度を向上できる。
本発明によれば、電子時計がリセットされた場合も、不揮発性メモリーに記憶されている信号は消えないため、通信装置から電子時計に同じ信号を再度送信する必要がない。
本発明によれば、受信したパラメーターで電子時計が更新されることで、電子時計の運針等の制御を最適化できる。
本発明によれば、受信したプログラムで電子時計が更新されることで、電子時計の機能を修正したり追加したりできる。
本発明によれば、受信したタイムゾーン情報または夏時間に係る情報で電子時計が更新されることで、最新のタイムゾーンや夏時間に基づいて時刻を表示できる。
本発明では、発光素子が電子時計のカバーガラス側に設けられているため、発光素子から出射された光を、カバーガラスを介して電子時計の受光素子に入射させることができる。
また、電子時計では、モーターコイル等の送信用コイルは、カバーガラス側よりも裏蓋側に近い位置に設けられる。このため、受信用コイルが電子時計の裏蓋側に設けられていることで、カバーガラス側に設けられる場合と比べて、受信用コイルを送信用コイルに近づけることができ、電子時計から通信装置に信号をより確実に送信できる。
本発明では、発光素子が電子時計のカバーガラス側に設けられているため、発光素子から出射された光を、カバーガラスを介して電子時計の受光素子に入射させることができる。
また、本発明では、受信用コイルは発光素子と同じ電子時計のカバーガラス側に設けられている。これによれば、受信用コイルと発光素子とを載置部に設けることができ、例えば、受信用コイルが載置部に設けられ、発光素子が載置部から伸びるアーム部等に設けられる場合と比べて、通信装置をコンパクトに構成できる。
[通信システムの構成]
図1は、本実施形態の通信システム10を構成する電子時計1および通信装置2を示す外観図である。図2は、通信システム10を構成する電子時計1および通信装置2を示す模式図である。
図1、図2に示すように、通信システム10は、電子時計1と、電子時計1との間で信号の送受信が可能な通信装置2とを備えている。
電子時計1は、指針を備えたアナログ式の腕時計である。電子時計1には、詳しくは後述するが、受光素子である太陽電池135と、モーターコイル143とを備えている。
台座部53には、装置側受信部を構成するコイル55が内蔵されている。また、照明部541には、発光素子56が内蔵されている。発光素子56は、LED(Light Emitting Diode)を備えて構成されている。
ここで、電子時計1は、裏蓋側が台座部53の表面と向き合うように、台座部53に載置(セット)されている。この際、台座部53は本体部52に片持ち支持されているので、電子時計1のバンドが三つ折れバックル形式のように分離できないタイプであっても、電子時計1の裏蓋を台座部53の表面に載置できる。このため、電子時計1のモーターコイル143と、台座部53に内蔵されたコイル55とは、近接した位置に配置され、電磁結合による通信が可能とされている。
また、照明部541は、発光素子56から出射された光が、台座部53に載置された電子時計1の表面に入射し、太陽電池135で受光されるように設けられている。
Aボタン571が押されると、通信装置2は電子時計との間で通信処理を開始する。
Bボタン572が押されると、通信装置2は発光素子56を継続して点灯する。これにより、通信装置2にセットされた電子時計1の太陽電池135に継続して光が照射され、電子時計1が備える二次電池が充電される。太陽電池付きの電子時計は、ユーザーによって使用されている際は、太陽光や蛍光灯の光等によって充電されるが、ユーザーが長い間電子時計を使用せずに机の棚などにしまっていると、電子時計に光が当たらず電子時計が充電されないため、電子時計の電池の容量が低下する。ユーザーは、容量が低い場合に電子時計を使用するには、電子時計を光に当てて充電させる必要がある。しかしながら、ユーザーが屋内にいる場合や、曇りや雨の場合は、ユーザーは電子時計をすぐに充電させることができない。このような場合に、通信装置2の操作者は、電子時計1を通信装置2にセットして充電を開始させれば、すぐに充電が行われるため、便利である。
通信装置2の操作者は、販売者や修理者を含む電子時計に関するサービスの提供者や、電子時計のユーザー等であってもよい。
図3に示すように、通信システム10では、電子時計1がモーターコイル143にパルスを出力すると、モーターコイル143に磁界が発生し、通信装置2のコイル55との間で、電磁結合が起こり、磁界の変化によってコイル55に電流が流れ、誘導起電圧が発生する。この電磁結合を利用し、電子時計1は、モーターコイル143にパルスを出力するか否かで、「1,0(2進数)」の「1」を示す「1」信号、または、「1,0」の「0」を示す「0」信号を送信する。一方、通信装置2は、コイル55に電圧が発生したか否かを検出することで、「1」信号または「0」信号を受信する。このようにして、通信装置2と電子時計1との間で、電磁結合による通信が行われる。
また、通信装置2が発光素子56を駆動して点灯すると、電子時計1の太陽電池135に光が入射される。この光を利用し、通信装置2は、発光素子56を点灯するか否かで、「1」信号または「0」信号を送信する。一方、電子時計1は、太陽電池135に所定の強さの光が入射されたか否かで発電電圧が変化するため、当該発電電圧を検出することで、「1」信号または「0」信号を受信できる。このようにして、通信装置2と電子時計1との間で、光による通信が行われる。
このため、発光素子56の光以外の光が、電子時計1に照射されると、電子時計1は信号を正しく受信できないため、通信システム10は、光を遮る暗箱内に収められて使用されることが好ましい。
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衛星のうち、少なくとも1つのGPS衛星からの衛星信号を受信して時刻情報を取得し、少なくとも3つのGPS衛星からの衛星信号を受信して位置情報を算出して取得するように構成されている。
図4は、電子時計1の正面図であり、図5は、電子時計1の概略を示す断面図である。
電子時計1は、図4および図5に示すように、外装ケース30と、カバーガラス33と、裏蓋34とを備えている。外装ケース30は、金属で形成された円筒状のケース31に、セラミックで形成されたベゼル32が嵌合されて構成されている。このベゼル32の内周側に、プラスチックで形成されたリング状のダイヤルリング35を介して、円盤状の文字板11が配置されている。
外装ケース30の側面には、Aボタン41と、Bボタン42と、リューズ43とが設けられている。
外装ケース30の内側には、ベゼル32の内周に取り付けられているダイヤルリング35と、光透過性の文字板11と、指針21,22,23,24,25,26,27,28と、各指針およびカレンダー車20を駆動する駆動機構140などが備えられている。
文字板11と、駆動機構140が取り付けられている地板125との間には、光発電を行う太陽電池135が備えられている。
図6は、太陽電池135を表面側から見た斜視図である。太陽電池135は、光エネルギーを電気エネルギー(電力)に変換する8個のソーラーセル(光発電素子)135Aを直列接続した円形の平板である。太陽電池135は、文字板11と略同一のサイズで形成されている。
駆動機構140は、具体的には、第1〜第6駆動機構を備える。第1駆動機構は指針22および指針23を駆動し、第2駆動機構は指針21を駆動し、第3駆動機構は指針24を駆動し、第4駆動機構は指針25を駆動し、第5駆動機構は指針26,27,28を駆動し、第6駆動機構はカレンダー車20を駆動する。
指針21,22,23は、文字板11の平面中心に、文字板11の表裏方向に沿って設けられた指針軸29に取り付けられている。なお、指針軸29は、各指針21,22,23が取り付けられる3つの指針軸(回転軸)で構成されている。
文字板11の外周部を囲むダイヤルリング35の内周側には、図4に示すように、内周を60分割にする目盛が表記されている。この目盛を用いて、指針21は第1時刻(ローカルタイム:例えば外国にいる場合の現地時刻)の「秒」を表示し、指針22は第1時刻の「分」を表示し、指針23は第1時刻の「時」を表示する。なお、第1時刻の「秒」は、後述する第2時刻の「秒」と同じため、ユーザーは、指針21を確認することで、第2時刻の「秒」も把握できる。
また、ダイヤルリング35には、12分位置にアルファベットの「Y」と、18分位置にアルファベットの「N」の英字が表記されている。指針21は、「Y」および「N」のいずれか一方を指示し、衛星信号の受信結果を表示する。
指針24は、文字板11の平面中心から2時方向の位置に設けられている指針軸に取り付けられ、曜日を表示する。
指針25の回転領域の外周には、「DST」の英字と「○」の記号が表記されている。DST(daylight saving time)は夏時間を意味する。指針25は、これらの英字と記号を指示することで、夏時間(DST:夏時間ON、○:夏時間OFF)の設定を表示する。
また、指針25の回転領域の外周には、円周に沿って三日月鎌状の記号12が表記されている。この記号12は二次電池130(図5参照)のパワーインジケーターであり、電池残量に応じた位置を指針25が指示することで電池残量が表示される。
また、指針25の回転領域の外周には、飛行機形状の記号13が表記されている。この記号は、機内モードを表す。指針25は、記号13を指示することで、機内モードに設定され、受信が行われないことを表示する。
また、指針25の回転領域の外周には、「1」の数字と「4+」の記号が表記されている。これらの数字と記号は、衛星信号の受信モードを表す。「1」はGPS時刻情報を受信し内部時刻が修正されること(測時モード)を、「4+」はGPS時刻情報と軌道情報とを受信し、現在位置である位置情報を算出し、内部時刻と後述するタイムゾーンデータとが修正されること(測位モード)を意味する。
指針28は、文字板11の平面中心から4時方向の位置に設けられている指針軸に取り付けられている。指針28は、第2時刻の午前および午後を表示する。
カレンダー小窓15は、文字板11を矩形状に開口した開口部に設けられており、開口部からカレンダー車20に印刷された数字が視認可能となっている。カレンダー車20は、開口部から数字を視認させることで、第1時刻に対応した年月日の「日」を表示する。
また、ダイヤルリング35の周囲に設けられているベゼル32には、ダイヤルリング35に表記されている時差情報37の時差に対応した標準時を使用しているタイムゾーンの代表都市名を表す都市情報36が、時差情報37に併記されている。
図7は、電子時計1の回路図である。
電子時計1は、図7に示すように、CPU(中央処理装置:Central Processing Unit)で構成される制御回路300、GPS受信装置400、記憶装置200、電源となる充電可能な二次電池130、太陽電池135、ダイオード131、充電制御用スイッチ132、電圧検出回路133、モーターコイル143、駆動回路142を備えている。なお、二次電池130は、太陽電池135から供給される電流によって充電される。
GPS受信装置400、記憶装置200、充電制御用スイッチ132、電圧検出回路133、駆動回路142は、制御回路300に接続されている。
ここで、制御回路300、ダイオード131、充電制御用スイッチ132、電圧検出回路133、駆動回路142は、制御装置100を構成している。
ダイオード131は、太陽電池135と二次電池130とを電気的に接続する経路に設けられ、太陽電池135から二次電池130への電流(順方向電流)を遮断せずに、二次電池130から太陽電池135への電流(逆方向電流)を遮断する。なお、順方向電流が流れるのは、二次電池130の電圧よりも太陽電池135の電圧が高い場合、すなわち充電時に限られる。ダイオード131は、太陽電池135の電圧が二次電池130よりも低くなった場合は、二次電池130から太陽電池135に電流が流れることを防止する。また、ダイオード131に代えて電界効果トランジスター(FET:Field effect transistor)を採用してもよい。
充電制御用スイッチ132は、太陽電池135から二次電池130への電流の経路を接続および切断するものであり、太陽電池135と二次電池130とを電気的に接続する経路に設けられたスイッチング素子を備えている。スイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移すると接続し、スイッチング素子がオン状態からオフ状態へ遷移すると切断する。
電圧検出回路133は、電圧の検出タイミングを指定する制御信号に基づいて作動し、充電制御用スイッチ132がオフとされた期間において太陽電池135の端子電圧PVIN、すなわち太陽電池135の出力電圧を検出する。そして、検出電圧を予め設定された電圧閾値と比較し、検出電圧が電圧閾値よりも高い場合には、「1」信号を受信し、検出電圧が電圧閾値以下の場合には、「0」信号を受信する。そして、受信した信号を制御回路300に出力する。
駆動回路142は、駆動機構140が備えるステップモーターのモーターコイル143の端子M1,M2に接続されている。そして、制御回路300によって制御され、モーターコイル143にパルスを出力し、駆動機構140を駆動させ、各指針を運針させる。また、駆動回路142は、後述する通信モードが設定された場合、モーターコイル143へ出力するパルスを制御することで、モーターコイル143が発生する磁界を利用して信号を送信する。
図8は、電子時計1の制御ブロック図である。
制御回路300には、図8に示すように、GPS受信装置400、記憶装置200、計時装置150、入力装置160、時計側受信部170、時計側送信部180が接続されている。ここで、時計側受信部170は、電圧検出回路133および受光素子としての太陽電池135を備えて構成され、時計側送信部180は、駆動回路142およびモーターコイル143(本発明の送信用コイルの一例)を備えて構成される。ここで、時計側受信部170は、本発明の光受信部の一例であり、時計側送信部180は、本発明のコイル送信部の一例である。そして、時計側受信部170および時計側送信部180は、本発明の第1通信部の一例である。
GPS受信装置400は、アンテナ体110に接続され、アンテナ体110を介して受信した衛星信号を処理してGPS時刻情報や位置情報を取得する。アンテナ体110は、GPS衛星から送信され、図5に示すカバーガラス33とダイヤルリング35とを通過した衛星信号の電波を受信する。
そして、GPS受信装置400は、図示を略すが、通常のGPS装置と同様に、GPS衛星から送信される衛星信号を受信してデジタル信号に変換するRF(Radio Frequency)部と、受信信号の相関判定を実行して航法メッセージを復調するBB部(ベースバンド部)と、BB部で復調された航法メッセージ(衛星信号)からGPS時刻情報や位置情報(測位情報)を取得して出力する情報取得手段とを備えている。
入力装置160は、図4に示すリューズ43、Aボタン41、Bボタン42を備えて構成され、各ボタン41,42の押し離しや、リューズ43の引き出し、押し込みに基づいて、各種処理の実行を指示する操作を検出し、検出した操作に応じた操作信号を制御回路300に出力する。
計時装置150は、二次電池130に蓄積された電力で駆動される水晶振動子等を備え、水晶振動子の発振信号に基づく基準信号を用いて時刻データを更新する。
記憶装置200は、RAM(Random Access Memory)210および不揮発性メモリーとしてのEEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)220を備えている。不揮発性メモリーであれば、他の種類であるフラッシュメモリーなどであってもよい。
RAM210は、図9に示すように、受信時刻データ211と、閏秒更新データ212と、内部時刻データ213と、第1表示用時刻データ214と、第2表示用時刻データ215と、第1時差データ216と、第2時差データ217とが記憶される。
閏秒更新データ212には、現在の閏秒のデータが記憶される。
第2表示用時刻データ215には、内部時刻データ213の内部時刻情報に、第2時差データ217の時差情報を加味した時刻情報が記憶される。第2時差データ217は、ユーザーが手動で選択した場合に得られる時差情報で設定される。ここで、第2表示用時刻データ215の時刻情報は、指針26,27,28によって表示される第2時刻に相当する。
図10は、EEPROM220に記憶されたデータの構成の一例を示す図である。
EEPROM220は、制御回路300で実行するプログラムや、プログラムの実行時に用いられるデータを記憶している。より具体的には、EEPROM220は、図10に示すように、電子時計1を駆動させるためのシステム設定情報221や受信設定情報222の他、後述するローカルタイム情報230や、ローカルタイム情報230のバージョン(版)を示すバージョン情報223が、所定のアドレスにそれぞれ記憶されている。
EEPROM220は書き換え可能であるため、システム設定情報221、受信設定情報222、ローカルタイム情報230、バージョン情報223は更新可能とされている。
受信設定情報222は、GPS受信装置400の受信処理における、衛星信号の自動受信間隔や、衛星信号を捕捉できない場合などに受信処理を終了するまでのタイムアウト時間等のパラメーターである。
図11は、ローカルタイム情報230のデータ構成の一例を示す図である。
EEPROM220に記憶されたローカルタイム情報230は、位置情報である領域情報231と、時差情報232とが対応付けられている。このため、制御回路300は、測位モードで位置情報を取得した場合、その位置情報(緯度、経度)に基づいて時差情報を取得できるようにされている。
この時差情報232は、領域情報231として記憶された各領域において、UTCに対する時差を取得するための情報であり、タイムゾーン情報2321と、タイムゾーン変更情報2322と、DSTオフセット情報2323と、DST開始情報2324と、DST終了情報2325と、DST変更情報2326とを含む。
タイムゾーン変更情報2322は、タームゾーンの変更予定を示す情報であり、各領域においてタイムゾーンが変更される日時や、タイムゾーン変更後のUTCに対する時差を示す。例えば、図11に示すように、領域2では、2014年10月26日の午前2時以降に、UTCに対する時差が+8時間から+9時間に変更されることを示している。
DST開始情報2324は、各領域における夏時間の開始時期を示し、DST終了情報2325は、各領域における夏時間の終了時期を示す。
DST変更情報2326は、DSTの変更予定を示す情報であり、各領域における夏時間の設定が変更される日時や、変更後のオフセット値等を示す。
例えば、図11に示すように、領域3では、3月最終日曜から10月最終日曜の期間においてDSTのオフセット値を+1とし、2015年以降ではDSTのオフセット値を0とすることを示している。
図12に示すように、時差情報であるタイムゾーン情報や夏時間に係る情報が変更されると、当該変更に応じて、新たなローカルタイム情報が作成される。そして、作成されたローカルタイム情報に対して、新たなバージョン情報が付与される。このバージョン情報は、例えば、ローカルタイム情報のバージョンを、数値や文字や記号等に対応させて表示させるための情報である。なお、ローカルタイム情報は、タイムゾーンや夏時間が変更される毎に新たに作成されてもよいし、所定期間が経過した場合や、所定のタイムゾーンに係る変更があった場合等の、所定の取り決めに応じて新たに作成されてもよい。
このように、タイムゾーンや夏時間の変更に応じて、ローカルタイム情報を適宜更新することにより、各領域において、UTCに対する時差をより正確に取得することができる。
また、EEPROM220に記憶されているローカルタイム情報230に付与されたバージョン情報223を参照することで、当該ローカルタイム情報230が、最新のローカルタイム情報と同一のバージョン、すなわち最新バージョンか否かを容易に判別できる。
さらに、バージョン情報223に基づいて、最終更新時期や更新内容等を知ることができる。
制御回路300は、記憶装置200に格納された各種プログラムを実行することで、図8に示すように、測時部310、測位部320、時計側通信処理部340として機能する。
測時部310は、所定間隔で設定された自動受信タイミングに該当した場合や、電子時計1に照射される光量が所定光量以上となり、屋外において電子時計1に日光が照射していると判断できる場合に、自動受信条件に該当したと判断し、GPS受信装置400を作動して測時モードでの受信処理を行う。また、測時部310は、Aボタン41が3秒以上6秒未満押され、測時モードの強制受信操作が行われると、GPS受信装置400を作動して測時モードでの受信処理を行う。測時モードでの受信処理が行われると、GPS受信装置400は、少なくとも1つのGPS衛星を捕捉し、そのGPS衛星から送信される衛星信号を受信して時刻情報を取得する。
測位部320は、Aボタン41が6秒以上押され、測位モードの強制受信操作が行われると、GPS受信装置400を作動して測位モードでの受信処理を行う。測位モードでの受信処理が行われると、GPS受信装置400は、少なくとも3個、好ましくは4個以上のGPS衛星を捕捉し、各GPS衛星から送信される衛星信号を受信して位置情報を算出して取得する。また、GPS受信装置400は、衛星信号を受信した際に時刻情報も同時に取得できる。
なお、本実施形態では、上記自動受信条件に該当した場合、測時モードでの受信処理が行われるが、測位モードでの受信処理が行われるように選択できるようにしてもよい。
時計側通信処理部340は、通信装置2から電子時計1にデータ(更新データ)を受信する処理を実行する。時計側通信処理部340は、データ要求信号送信制御部341、データ信号受信制御部342を備える。
データ要求信号送信制御部341は、通信装置2に対するデータ要求信号の送信処理を行う。データ信号受信制御部342は、通信装置2から送信されるデータ信号の受信処理を行う。データ信号は、通信装置2から送信されるデータ(更新データ)の1ビット毎の信号である。
ここで、データ要求信号送信制御部341は、本発明の時計側送信制御部の一例である。データ信号受信制御部342は、本発明の時計側受信制御部の一例である。
以上の制御回路300の各機能部の詳細は、後述する電子時計1の通信処理の説明で詳述する。
通信装置2には、前述したように、台座部53を備え、台座部53には、図13に示すコイル55が内蔵されている。
[コイル]
図13は、通信装置2に内蔵されているコイル55を示す図である。
コイル55は、筒状に形成され、外周面に溝551Aが形成されたフェライトコア551と、溝551Aに巻回された銅線552とを備えている。
巻回された銅線552の内周側の磁界が変化すると、変化に比例して誘導起電圧が生じ、レンツの法則にしたがって、磁界の変化を妨げる方向に銅線552に誘電電流が流れる。
図14に示すように、電子時計1の駆動回路142からモーターコイル143にパルスが出力されると、磁力が発生して磁力線MLが、通信装置2に内蔵されたコイル55内を通過する。これにより、コイル55内の磁界が変化し、銅線552に誘電電流が流れる。
図15は、通信装置2の照明部541に内蔵されている発光素子56の構成を示す図である。
発光素子56は、金属やセラミック等で形成された放熱基板561と、放熱基板561に設けられた1つ以上のLED562とを備えている。
図15(A)は、1つのLED562を備える場合の例であり、放熱基板561を表面側(照射側)から見た中央に、1つのLED562が設けられている。
図15(B)は、3つのLED562を備える場合の例であり、放熱基板561を表面側から見て、各LED562を結んだ線が正三角形を構成するように、3つのLED562が設けられている。
図15(C)は、多数のLED562を備える場合の例であり、放熱基板561を表面側から見て、放熱基板561の中央から放射状に多数のLED562が設けられている。この場合、広範囲に光を照射できる。
通信装置2は、図16、図17に示すように、CPUで構成される制御回路61、RAMやEEPROM等の不揮発性メモリー等で構成される記憶装置62、通信インターフェイス63、入力装置64、記憶媒体読取部65、発光素子駆動回路66、電圧検出回路67、コイル55(受信用コイル)、発光素子56を備える。
電圧検出回路67は、電磁誘導によってコイル55に電流(パルス)が発生したか否かをコイル55の誘導起電圧を予め設定された閾値と比較することによって検出する。すなわち、電圧検出回路67は、閾値以上の電圧を検出した場合には、信号を受信したと判定し、判定結果を制御回路61に出力する。したがって、図17に示すように、コイル55および電圧検出回路67によって、装置側受信部68が構成される。ここで、装置側受信部68は、本発明のコイル受信部の一例である。
発光素子駆動回路66は、制御回路61による制御に応じて、発光素子56の駆動を制御し、発光素子56を点灯させることで、「1」信号を送信し、発光素子56を消灯させることで、「0」信号を送信する。したがって、図17に示すように、発光素子駆動回路66および発光素子56によって、装置側送信部69の一例である。ここで、装置側送信部69は、本発明の光送信部の一例である。
なお、装置側送信部69および前述の装置側受信部68は、本発明の第2通信部の一例である。
通信インターフェイス63は、インターネット等のネットワークと接続可能に構成され、制御回路61による制御によりネットワークに接続して、ネットワークから更新データを受信する。受信された更新データは制御回路61によって記憶装置62に記憶される。
また、通信インターフェイス63は、PC等の電子機器とも接続可能に構成され、制御回路61による制御により電子機器に接続して、電子機器から更新データを受信する。受信された更新データは制御回路61によって記憶装置62に記憶される。
入力装置64は、Aボタン571およびBボタン572を備え、各ボタン571,572の押し込み操作に応じた操作信号を、制御回路61に出力する。
記憶媒体読取部65は、USB(Universal Serial Bus)メモリー、SDカード、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)等の記憶媒体に記憶されたデータを読取可能に構成されている。記憶媒体読取部65は、制御回路61による制御により記憶媒体に接続して、記憶データから更新データを読み取る。読み取られた更新データは制御回路61によって記憶装置62に記憶される。
記憶装置62は、図17に示すように、更新データ記憶部622を備えている。
更新データ記憶部622には、電子時計1に送信される更新データが記憶されている。更新データは、電子時計1のEEPROM220に記憶されるシステム設定情報221、受信設定情報222、ローカルタイム情報230、バージョン情報223の一部の情報であってもよいし、すべての情報であってもよい。
制御回路61は、記憶装置62に格納された各種プログラムを実行することで、装置側通信処理部640として機能する。
装置側通信処理部640は、通信装置2から電子時計1にデータ(更新データ)を送信する処理を実行する。装置側通信処理部640は、データ要求信号受信制御部641、データ信号送信制御部642を備える。
データ要求信号受信制御部641は、電子時計1から送信されるデータ要求信号の受信処理を行う。データ信号送信制御部642は、電子時計1に対してデータ信号の送信処理を行う。データ信号は、送信するデータ(更新データ)の1ビット毎の信号である。
以上の制御回路61の各機能部の詳細は、後述する通信装置2の通信処理の説明で詳述する。
図18は、電子時計1が実行する通信処理を示すフローチャートである。
制御回路300は、入力装置160の通信モード設定操作を検出すると(S11)、時計側通信処理部340を作動して、電子時計1を通信モードに設定する(S12)。
時計側通信処理部340は、作動中、時計側送信部180の駆動回路142を制御して、モーターコイル143に、信号を送信するためのパルスとは別のパルスが出力されることを規制する。具体的には、時刻を指示させる運針パルスがモーターコイル143に出力されることを規制する。また、時計側通信処理部340は、作動中、充電制御用スイッチ132をオフ状態に維持する。
時計側通信処理部340は、まず、データ要求信号送信制御部341を作動させる。データ要求信号送信制御部341は、時計側送信部180の駆動回路142を制御して、モーターコイル143に1パルス出力し、つまり、電圧を出力し、データ信号の取得を要求するデータ要求信号を送信する(S13)。
時計側通信処理部340は、データ要求信号送信制御部341がデータ要求信号を送信した後、データ信号受信制御部342を作動する。データ信号受信制御部342は、時計側受信部170の電圧検出回路133を制御して、太陽電池135の出力電圧を検出して、1ビットのデータを受信する(S14)。
データ信号受信制御部342は、電圧検出回路133で閾値より高い電圧を検出したか否かを判定し(S15)、電圧検出回路133で閾値より高い電圧を検出した場合(S15でYES)、「1」信号を受信したと判定し(S16)、受信結果を時計側通信処理部340に出力する。一方、データ信号受信制御部342は、電圧検出回路133で閾値以下の電圧を検出した場合(S15でNO)、「0」信号を受信したと判定し(S17)、受信結果を時計側通信処理部340に出力する。また、データ信号受信制御部342は、受信した信号を、RAM210に記憶させる。
S19でYESと判定された場合は、データ通信処理に成功できる状態にはないと判定できるため、それ以上電力を消費させないため、制御回路300は、時計側通信処理部340の動作を終了させ、通信モードを終了(解除)する(S20)。
一方、S19でNOと判定された場合、制御回路300は、処理をS13に戻す。これにより、S18でYES、または、S19でYESと判定される場合を除いて、S13〜S19の処理が繰り返し実行される。
図19は、通信装置2が実行する通信処理を示すフローチャートである。
通信装置2の制御回路61は、電子時計1と通信を行う前に更新したいデータを通信インターフェイス63あるいは記憶媒体読取部65を用いて外部から読み込み、記憶装置62に転送して記憶させておく。
制御回路61は、Aボタン571が押されて、電子時計1との通信の開始を指示する通信操作が行われたことを検出すると、装置側通信処理部640を作動する。
装置側通信処理部640は、まず、データ要求信号受信制御部641を作動し、データ要求信号受信制御部641は、電圧検出回路67を制御してコイル55で発生する誘導起電圧が閾値以上であるかを検出し、装置側受信部68でデータ要求信号を受信したかを判定する(S31)。
データ要求信号受信制御部641は、S31でYESと判定するまで、データ要求信号の受信判定処理S31を継続する。
そして、データ信号送信制御部642は、読み込んだ信号が「1」信号か否かを判定する(S33)。
S33でYESと判定された場合、データ信号送信制御部642は、装置側送信部69の発光素子駆動回路66を制御して、発光素子56のLEDを点灯させ、「1」信号を送信させる(S34)。
一方、S33でNOと判定された場合、データ信号送信制御部642は、発光素子駆動回路66を制御して、発光素子56のLEDを消灯させ、「0」信号を送信させる(S35)。
そして、S36でYESと判定されると、制御回路61は、通常の運針モードに戻る。
図20のタイミングチャートでは、時間T1で電子時計1がモーターコイル143にパルスを出力してデータ要求信号を送信すると、通信装置2のコイル55に電磁結合によってパルスが発生し、通信装置2はデータ要求信号を受信する。このデータ要求信号の受信により、通信装置2は発光素子駆動回路66を制御して更新データを1ビットずつ送信する。図20の例では、データ信号として「1」信号を出力するため、データ信号送信制御部642は、発光素子駆動回路66を制御して、発光素子56を点灯させ、1信号を送信している。
データ信号受信制御部342は、電圧検出回路133を制御して、太陽電池135の出力電圧を検出させる。データ信号受信制御部342は、一定間隔の電圧検出タイミングで作動パルスを電圧検出回路133に送信しており、時間T2の電圧検出タイミングで入力された作動パルスで電圧検出回路133が作動し、太陽電池135の出力電圧が閾値(例えば10,000Lx)より高い場合、電圧検出回路133は「1」信号を出力する。図20の例では、時間T2で太陽電池135の出力電圧が閾値を超えているため、電圧検出回路133は「1」信号を出力する。なお、電圧検出回路133の作動パルスの立ち下がりタイミングで、受信信号の判定が確定する。
次に、電子時計1のデータ要求信号送信制御部341は、データ要求信号の送信間隔である時間T3になると、モーターコイル143にパルスを出力させ、データ要求信号を送信させる。
このようにして、電子時計1から通信装置2にデータ要求信号が送信される毎に、通信装置2から電子時計1に更新データが1ビットずつ送信される。
なお、通信処理が終了すると、電子時計1の制御回路300は、モーターコイル143に運針パルスを出力し、通信処理の間駆動を停止していた指針を、早送りで移動させ、現在時刻を指示させる。
電子時計1から通信装置2に信号を送信する通信経路と、通信装置2から電子時計1に信号を送信する通信経路とが、互いに通信方法が異なる2つの経路で構成されるため、すなわち、双方向(全二重)通信が可能なため、電子時計1から通信装置2へ送信される信号と、通信装置2から電子時計1に送信される信号とが、干渉することがない。また、1つの通信経路を信号の送信方向を切り替えて使う場合(半二重通信)のような切り替え処理を行う必要がなく、また、電子時計1から通信装置2への信号の送信と、通信装置2から電子時計1への信号の送信とを、同時に行うことも可能となり、電子時計1と通信装置2との間の通信処理を高速化できる。
また、各通信経路の通信方法が互いに異なるため、電子時計1において、時計側送信部180と時計側受信部170とが近接配置されていても、送信する信号と受信する信号が干渉しない。
また、電子時計1は、モーターコイル143にパルスを出力するか否かで信号を送信するため、例えば発光素子を点灯または消灯させて信号を送信する場合と比べて、消費電力を低減できる。
なお、送信用パルスは、運針パルスよりもエネルギーが小さくてよいため、送信用パルスのパルス幅は、運針パルスよりも狭い。また、指針を運針するには、複数の運針パルスが必要となる。このため、送信用パルスがモーターコイル143に出力されても、指針は運針しない。
また、電子時計1が計時などの処理を行っていて、信号の受信処理を実行できない場合は、データ要求信号を送信しないことで、通信装置2からデータ信号が送信されないように制御できる。このため、データ信号の取りこぼしを防止できる。
通信システム10は、歩度情報、ステップモーターの駆動設定情報、受信処理における衛星信号の自動受信間隔やタイムアウト時間等のパラメーターを更新データとして通信装置2から電子時計1に送信させる。これにより、不揮発性メモリーであるEEPROM220に格納された各種パラメーターを書き換えることができる。
通信システム10は、電子時計1の動作を制御するためのプログラムを更新データとして通信装置2から電子時計1に送信させる。これにより、EEPROM220に格納されたプログラムを書き換えることができる。
通信システム10は、タイムゾーンや夏時間が変更された場合、タイムゾーン情報または夏時間に係る情報を更新データとして通信装置2から電子時計1に送信させる。これにより、EEPROM220に格納されたローカルタイム情報を書き換えることができる。
また、通信装置2の発光素子56が、通信装置2にセットされた電子時計1のカバーガラス33側に設けられているため、発光素子56から出射された光を、カバーガラス33を介して電子時計1の太陽電池135に入射させることができる。
また、通信装置2のコイル55が電子時計1の裏蓋34側に設けられていることで、カバーガラス33側に設けられる場合と比べて、コイル55を電子時計1のモーターコイル143に近づけることができ、電子時計1から通信装置2に信号をより確実に送信できる。
また、通信装置2のBボタンが押されることで、発光素子56が継続して点灯するため、電子時計1の二次電池130を充電できる。つまり、通信装置2は、電子時計1を充電するための装置としても使用できる。
第2実施形態の電子時計は、通信処理において受信したデータをEEPROM220に書き込むタイミングが、第1実施形態の電子時計1とは異なる。その他の構成は、電子時計1と同様である。
図21は、第2実施形態の電子時計が実行する通信処理を示すフローチャートである。
電子時計は、S11〜S20,S22,S23の処理を実行する。S11〜S20の処理は、第1実施形態と同じため、説明を省略する。
S22でNOと判定された場合、制御回路300は、処理をS13に戻す。
一方、S22でYESと判定された場合、制御回路300は、受信された1ブロック分のデータを、EEPROM220に書き込む(S23)。そして、S18で、時計側通信処理部340は、更新データをすべて受信したか否かを判定する。そして、S18でYESと判定された場合、S20で、制御回路300は、時計側通信処理部340の動作を終了させ、通信モードを終了する。
時計側通信処理部340は、EEPROM220への書き込み単位である1ブロック分のデータ信号を受信する毎に、RAM210に記憶されたデータを、EEPROM220に書き込む。例えば、更新データをすべて受信してRAM210に記憶してから、EEPROM220に書き込む場合、RAM210に記憶された更新データから、1ブロック分のデータを順次読み出してEEPROM220に書き込む必要があるが、本実施形態によれば、そのような読み出し処理が不要となり、RAM210に記憶されたデータをそのままEEPROM220に書き込めばよいので、EEPROM220へのデータの書き込み時間を短くでき、かつ、書き込み処理にかかる消費電力を低減できる。
第3実施形態の電子時計1Aは、GPS衛星から衛星信号を受信する機能を備えていない、太陽電池付きの腕時計である。
図22は、電子時計1Aの正面図であり、図23は、電子時計1Aの概略を示す断面図である。
電子時計1Aは、図22および図23に示すように、バンド39Aが取り付けられたケース31Aと、カバーガラス33Aと、裏蓋34Aとを備えている。ケース31Aの側面には、リューズ43Aが設けられている。
図23に示すように、ケース31Aの内側には、ダイヤルリング35Aと、文字板11Aと、指針21A(秒針),22A(分針),23A(時針)と、各指針およびカレンダー車20Aを駆動する駆動機構140Aなどが備えられている。
駆動機構140Aは、具体的には、第1〜3駆動機構を備える。第1駆動機構は指針22Aおよび指針23Aを駆動し、第2駆動機構は指針21Aを駆動し、第3駆動機構はカレンダー車20Aを駆動する。
回路基板120Aは、制御装置100A、記憶装置200Aを備えている。二次電池130Aは、地板125Aと裏蓋34Aとの間に設けられている。
電子時計1Aは、第1実施形態の電子時計1と同様に、制御回路300A、記憶装置200A、電源となる充電可能な二次電池130A、太陽電池135A、ダイオード131A、充電制御用スイッチ132A、電圧検出回路133A、モーターコイル143A、駆動回路142Aを備えている。
ここで、制御回路300A、ダイオード131A、充電制御用スイッチ132A、電圧検出回路133A、駆動回路142はA、制御装置100Aを構成している。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
図25は、前記各実施形態の変形例の通信装置2Aを示す外観図である。図26は、通信装置2Aに内蔵された状態のコイル55Aおよび発光素子56Aを示す図である。
通信装置2Aは、台座部58と、台座部58に内蔵されたコイル55Aおよび発光素子56Aとを備えている。また、台座部58の表面には、電源ボタン573が設けられている。
台座部58を表面側から見た中央には、開口581が設けられており、開口581に発光素子56Aが露出している。
図25および図26に示すように、発光素子56Aは、コイル55Aと一体に設けられている。具体的には、コイル55Aの巻回された銅線552の内周側に、発光素子56Aが設けられている。
通信装置2Aでは、電子時計1のモーターコイル143が発生させる磁力線は、主にカバーガラス33を介して、通信装置2Aのコイル55A内を通る。また、発光素子56Aから出射された光は、カバーガラス33を介して電子時計1の太陽電池135に入射される。
これにより、通信装置2Aと電子時計1との間で、信号を送受信できる。
通信装置2Bは、台座部58と、台座部58に内蔵されたコイル55Bと、台座部58の表面に設けられた発光素子56Bとを備えている。
コイル55Bは、棒状のフェライトコア553と、フェライトコア553の外周に巻回された銅線552とを備えている。
コイル55Bは、台座部58の開口581に露出し、フェライトコア553の軸方向が、台座部58の表面方向に沿うように設けられている。
発光素子56Bは、環状に形成された放熱基板561Bと、放熱基板561Bの表面に、外周に沿って設けられた多数のLED562とを備えている。発光素子56Bは、放熱基板561Bの内周側に、コイル55Bが位置するように設けられている。
図30は、通信装置2Bに電子時計1がセットされた場合の磁界を示す図である。
図30に示すように、電子時計1のモーターコイル143にパルスが出力されると、磁力が発生して磁力線MLが、通信装置2Bのコイル55B内を通過する。これにより、銅線552に誘導電流が流れ、パルスが発生する。
また、コイル55A,55Bと発光素子56A,56Bは、台座部58に設けられているため、例えばコイル55A,55Bが台座部58に設けられ、発光素子56A,56Bが台座部58から伸びるアーム部等に設けられる場合と比べて、通信装置2A,2Bをコンパクトに構成できる。
例えば、図31に示すように、電子時計1Cに発光素子136を設け、電子時計1Cが発光素子136を点灯または消灯することで信号を送信し、モーターコイルに発生するパルスを検出することで信号を受信するようにしてもよい。
この場合、通信装置2Cは、受光素子59を備え、当該受光素子59の出力電圧を検出することで信号を受信し、コイルにパルスを出力することで信号を送信する。
電子時計1Dは、指針21D(秒針),22D(分針),23D(時針)に加えて、時刻をデジタル表示可能な表示装置44を備えている。表示装置44は、液晶表示装置や、EPD(Electrophoretic Display)等で構成されている。
そして、表示装置44の近傍には、照明用のLED45が設けられている。
また、電子時計1Dは、報知機能としてブザー機能を備え、ブザーコイル(昇圧コイル)144で裏蓋に取り付けたセラミック素子を発振させることで発音する。
また、電子時計1Dでは、文字板11Dの外周に、リング状の太陽電池135Dが設けられている。太陽電池135Dは、4個のソーラーセルで構成されている。
または、電子時計1Dは、ブザーコイル144にパルス(送信用パルス)を出力することで信号を送信し、太陽電池135Dの出力電圧を検出することで信号を受信できる。
このように、ブザーコイル144を用いて、時計側送信部または時計側受信部を構成できるため、送信用のコイルまたは受信用のコイルを別途設ける必要がなく、部品数の増加を抑制できる。
なお、送信用パルスは、発音用パルスよりもエネルギーが小さくてよいため、送信用パルスのパルス幅や電圧値は、発音用パルスよりも小さい。このため、送信用パルスをブザーコイル144に出力しても発音はしない。なお、送信用パルスのパルス幅や電圧値が発音用パルスと同じ場合でも、例えば20Hz以下の低周波で送信用パルスをブザーコイル144に出力することで、ブザー音が人に聞こえないようにできる。
なお、電子時計1Dにおいて、指針21D,22D,23Dに替えて、液晶表示装置やEPD等の表示装置44によって各指針に対応する画像を表示させてもよい。この場合、電子時計1Dは、ステップモーターを備えない構成となるが、ブザーコイル144を用いて時計側送信部または時計側受信部を構成できる。
また、装置側受信部68は、コイル55の電圧を検出することで信号を受信しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、コイル55の電流を検出することで信号を受信してもよい。
これによれば、ムーブメントにデータ書込用の端子を設け、当該端子に専用の治具を接続させるなどしてデータを書き込む必要がないため、端子と治具との位置合わせを行う必要がなく、データの書き込み作業を簡略化でき、製造工程を簡略化できる。
Claims (16)
- 電子時計と、通信装置とを備える通信システムであって、
前記電子時計および前記通信装置の一方は、コイル送信部および光受信部を有する第1通信部を備え、
前記電子時計および前記通信装置の他方は、光送信部およびコイル受信部を有し、前記第1通信部と通信可能な第2通信部を備え、
前記コイル送信部は、送信用コイルと、前記送信用コイルを駆動する駆動回路とを備え、前記送信用コイルを用いた電磁結合による通信により信号を送信し、
前記光受信部は、受光素子と、前記受光素子の出力値を検出する検出回路とを備え、前記受光素子を用いた光による通信により信号を受信し、
前記光送信部は、発光素子と、前記発光素子を駆動する駆動回路とを備え、前記発光素子を用いた光による通信により信号を送信し、
前記コイル受信部は、受信用コイルと、前記受信用コイルの出力値を検出する検出回路とを備え、前記受信用コイルを用いた電磁結合による通信により信号を受信する
ことを特徴とする通信システム。 - 送信用コイルおよび前記送信用コイルを駆動する駆動回路を備え、前記送信用コイルを用いた電磁結合による通信により信号を送信するコイル送信部と、
受光素子および前記受光素子の出力値を検出する検出回路を備え、前記受光素子を用いた光による通信により信号を受信する光受信部と、を備える
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2に記載の電子時計において、
光を受光して発電する太陽電池を備え、
前記受光素子は、前記太陽電池で構成される
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2または請求項3に記載の電子時計において、
被駆動部材を駆動するモーターを備え、
前記送信用コイルは、前記モーターに設けられたモーターコイルで構成される
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2または請求項3に記載の電子時計において、
報知用のブザーを備え、
前記送信用コイルは、前記ブザーに設けられたブザーコイルで構成される
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記コイル送信部および前記光受信部を制御して、通信処理を行う時計側通信処理部を備え、
前記時計側通信処理部は、通信処理を行う場合、前記送信用コイルに、信号を送信するためのパルスとは別のパルスが出力されることを規制する
ことを特徴とする電子時計。 - 発光素子および前記発光素子を駆動する駆動回路を備え、前記発光素子を用いた光による通信により信号を送信する光送信部と、
受信用コイルおよび前記受信用コイルの出力値を検出する検出回路を備え、前記受信用コイルを用いた電磁結合による通信により信号を受信するコイル受信部と、を備える
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記コイル送信部または前記光送信部を制御して、通信装置に対してデータ信号の取得を要求するデータ要求信号の送信処理を行う時計側送信制御部と、
前記光受信部または前記コイル受信部を制御して、前記通信装置から送信されるデータ信号の受信処理を行う時計側受信制御部と、を備える
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の電子時計において、
信号を記憶する不揮発性メモリーを備え、
前記光受信部または前記コイル受信部で受信された信号は、前記不揮発性メモリーに記憶される
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2から請求項9のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記光受信部または前記コイル受信部で受信される信号には、前記電子時計の動作を制御するためのパラメーターの信号が含まれる
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2から請求項10のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記光受信部または前記コイル受信部で受信される信号には、前記電子時計の動作を制御するためのプログラムの信号が含まれる
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項2から請求項11のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記光受信部または前記コイル受信部で受信される信号には、タイムゾーン情報または夏時間に係る情報の信号が含まれる
ことを特徴とする電子時計。 - 発光素子および前記発光素子を駆動する駆動回路を備え、前記発光素子を用いた光による通信により信号を送信する光送信部と、
受信用コイルおよび前記受信用コイルの出力値を検出する検出回路を備え、前記受信用コイルを用いた電磁結合による通信により信号を受信するコイル受信部と、を備える
ことを特徴とする通信装置。 - 請求項13に記載の通信装置において、
電子時計が載置される載置部を備え、
前記受信用コイルは、前記載置部に載置された前記電子時計の裏蓋側に設けられ、
前記発光素子は、前記載置部に載置された前記電子時計のカバーガラス側に設けられる
ことを特徴とする通信装置。 - 請求項13に記載の通信装置において、
電子時計が載置される載置部を備え、
前記受信用コイルおよび前記発光素子は、前記載置部に載置された前記電子時計のカバーガラス側に設けられる
ことを特徴とする通信装置。 - 送信用コイルおよび前記送信用コイルを駆動する駆動回路を備え、前記送信用コイルを用いた電磁結合による通信により信号を送信するコイル送信部と、
受光素子および前記受光素子の出力値を検出する検出回路を備え、前記受光素子を用いた光による通信により信号を受信する光受信部と、を備える
ことを特徴とする通信装置。
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