JP6872580B2 - 機械式腕時計についての情報を提供する方法および腕時計 - Google Patents

Description

本発明は、離れた読み取りデバイス（離隔リーダー）に機械式腕時計についての情報を提供する方法に関する。この離隔リーダーは、スマートフォンであることができる。前記情報には、少なくとも、腕時計の所有者の活動についての分析レポートが含まれる。

顧客と腕時計の消費者向けサービス業者の両方から、機械式腕時計の機能の数を増やしてほしいという需要がますます大きくなっている。具体的には、情報、例えば、腕時計の所有者の活動についての分析レポート、腕時計によって検出された不具合を表すアラームメッセージ、腕時計の動作状態を表す診断レポート、を送信することが有用となる。

そのために、今日では、機械式腕時計において、リチウムイオン電池のような電気エネルギー源を埋め込むことが必要となる。スマートフォンのような離隔リーダーへの無線送信を行うために、前記電気エネルギー源には大きな格納容量がなければならない。主な課題として、この電気エネルギー源が腕時計内において空間を占有してしまうことがある。

本発明は、この課題を解決し、電気エネルギー源を有することを必要としない機械式腕時計から、離隔リーダーへと情報を提供する方法を提案することを目的とする。

第１の態様において、本発明は、請求項１に記載の方法に関する。

したがって、外部エネルギーが、アクティビティトラッカーとしてハーベスト（環境発電）され、格納され、使用され、分析レポートを送信するために用いられる。

従属請求項には、本発明の他の態様が記載されている。

第２の態様において、本発明は、第１の態様に係る方法を実行するために適している腕時計に関する。

添付の図面を参照しながら実施例についての以下の説明を読むことによって、本発明の他の特徴や利点が明白になるであろう。なお、これに限定されない。

本発明に係る機械式腕時計及び離隔リーダーを含む通信システムの要素を示している。 図１の機械式腕時計の部品を示しているブロック図である。 図１の腕時計の光学的ＲＦ受信ユニットを示している回路図である。 本発明に係る方法のいくつかのステップを示しているブロック図である。

以下、本発明の実施形態の１つについて、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。異なる図に登場する同一又は対応する機能的及び構造的な要素には、同じ参照符号を割り当てている。

図１は、本発明が教示することを実装することができる通信システム１を示している。バッテリーや他の電気エネルギー源を備えない機械式腕時計３を示している。また、離隔リーダー５と呼ばれる無線通信デバイスを示しており、これは、この例においては、移動体電話、具体的には、スマートフォン、である。離隔リーダー５は、腕時計３のユーザーが所有しているものとすることかできる。後で詳細に説明するように、腕時計３は、離隔リーダー５と無線通信リンクをセットアップして、その離隔リーダー５に特定の情報やデータを送信するように構成している。また、実施形態の１つにおいて、腕時計３は、離隔リーダー５から特定のコマンド、情報又はデータを受けるようにも構成している。これらの２つの単方向の通信リンクは、異なる通信規格を用いて実装することができる。

また、図１は、サーバー７を示している。この例において、サーバー７は、腕時計３の製造業者に属していたり、腕時計３の製造業者に管理されたりする。離隔リーダー５とサーバー７の間に双方向データ通信リンクを確立することができる。また、サーバー７とデータ処理デバイス９の間にも双方向通信リンクを確立することができる。このデータ処理デバイス９は、例えば、フラシュライト付き、及び／又は赤外線（ＩＲ）及び／又は紫外線（ＵＶ）を放射する、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、スマートフォン、タブレット又は任意の同様なデータ処理デバイスである。この例において、データ処理デバイス９は、腕時計の製造業者の正規販売業者が所有している。腕時計３とデータ処理ユニット９の間で２つの単方向通信リンクを確立することができる。また、ここで、これらの２つの通信リンクは、２つの異なる通信規格に基づいていることができる。

図２は、本発明が教示することを理解するために役立つ腕時計３の部品を示しているブロック図である。図２に示しているように、腕時計は、一又は複数の外部エネルギー源からエネルギーを集めたり導き出したりするように構成しているエネルギーハーベストユニット１３を有する。例えば、一又は複数の以下のエネルギー源の組み合わせからエネルギーをハーベストすることができる。すなわち、日射、人間の目に見える波長における他の電磁放射、赤外線放射、紫外線放射、熱放射及び腕時計の運動である。可視、赤外線、紫外線領域における日射や電磁放射からエネルギーをハーベストするために、エネルギーユニット１３は光電池を有することができる。熱からエネルギーをハーベストするために、エネルギーハーベストユニット１３は、ゼーベックジェネレーターと呼ばれる熱電ジェネレーター（ＴＥＧ）を有することができる。これは、ゼーベック効果によって熱フラックス（温度差）を電気エネルギーに変換するように構成しているデバイスである。

エネルギーハーベストユニット１３によってハーベストされたエネルギーは、腕時計３のエネルギー格納ユニット１５に格納することができる。このエネルギー格納ユニット１５は、例えば、固体電極と固体電解質の両方を有するスーパーキャパシターないし固体電池であることができる。

エネルギーハーベストオペレーションは、腕時計３のユーザーの活動を追跡するために使用することができる。エネルギーハーベストは、例えば、腕時計３の運動に基づく場合、ユーザーの身体活動の指標を与える。また、エネルギーハーベストは、腕時計が着用された時間と腕時計が着用されていた長さについての指標を与える。さらに、エネルギーハーベストは、太陽エネルギーに基づく場合、腕時計の光露出の指標を与える。他方では、エネルギーハーベストは、熱フラックス又は温度差に基づく場合、腕時計３がユーザーによって着用された時間を判断することができる。したがって、外部エネルギーの利用可能性の時間と持続時間及びハーベストされたエネルギーの利用可能な量を用いて、腕時計の所有者の活動についての分析レポートを演算して出すことができる。

１つの実施形態において、外部エネルギーは、少なくとも部分的に、腕時計の運動に起因する運動エネルギーであり、レポートは、所定の期間における腕時計の着用者の活動レベルを分析したものである。前の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態において、外部エネルギーは、少なくとも部分的に、腕時計の周辺環境における日射に起因する太陽エネルギーであり、レポートは、少なくとも、所定の期間における腕時計の明るさレベルを分析したものである。前の実施形態の１つ又は両方と組み合わせることができる別の実施形態において、外部エネルギーは、少なくとも部分的に、腕時計、腕時計の着用者の手首及び腕時計の周辺環境の間の温度差に起因する熱エネルギーであり、レポートは、少なくとも、所定の期間において腕時計が着用された時間と着用されている長さを分析したものである。

腕時計３は、さらに、無線データ送信ユニット２１を有しており、これは、例えば、Bluetooth（登録商標）無線技術規格に準拠して動作する無線周波数（ＲＦ）送信ユニットであることができる。ＲＦは、おおよそ３ｋＨｚから３００ＧＨｚまでに及ぶ範囲の電磁波の周波数のいずれもカバーするように理解される。なお、この例において、ハードウェアブロックをできるだけ小さく維持し電流消費を最小限にするために、送信ユニット２１は、送信のみを行うように構成している。すなわち、送信ユニット２１は、ＲＦ帯域におけるいずれの信号も受けるように構成していない。下で説明するように、光学的リンクを用いてデータ受信パスを実装する。送信ユニット２１を動作させるために必要なエネルギーは、エネルギーハーベストユニット１３によって集められたエネルギーから得られ、エネルギー格納ユニット１５に格納される。

腕時計３は、さらに、電磁放射ビームを検出し受ける受信ユニット２３を有する。この電磁放射ビームは、可視光スペクトル（波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲）、赤外スペクトル（７００ｎｍ〜１００００００ｎｍの範囲）又は紫外線スペクトル（１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲）におけるものであることができる。本発明において、用語「光」は、広い意味で用いられ、上記の電磁放射スペクトル全体をカバーするように理解される。

腕時計３は、さらに、受信ユニット２３によって受けた変調された電磁放射ビームを復調する光学的復調器１７を有しており、これによって、そのビームに埋め込まれたメッセージを取り出す。

腕時計３のセキュリティ管理ユニット１９は、光学的復調器１７と緊密に連係する。セキュリティ管理ユニット１９の目的は、腕時計とそのデータに対する外部からのアクセスを管理することである。例えば、このセキュリティ管理ユニット１９は、受信メッセージが正確であり真正であるかどうかを判断する。また、セキュリティ管理ユニット１９は、復調されたメッセージに基づいて外部デバイス（例えば、データ処理ユニット９や離隔リーダー５）に送信すべきデータを選択するように用いることができる。

実施形態の１つにおいて、受信ユニットは光波と無線周波数の波の両方を受けることができる。このＲＦレシーバーは、特に、送信の間隔や送信時間を定めるように、腕時計を構成するために用いることができる。図３は、このような光学的ＲＦ受信ユニット２３の実装例を示している回路図であり、この光学的ＲＦ受信ユニット２３は、以下の２つの部分に分割されていることができる。すなわち、ＲＦ回路部分３１と光学的回路部分３２に分割されていることができる。ＲＦ回路部分３１は、ＲＦ入力出力ノード３３を有しており、これは、パワーアンプ３５とローノイズアンプ３７に接続しており、そして、このローノイズアンプ３７は、ミキサー３９に接続している。パワーアンプ３５とローノイズアンプ３７は、並列に接続している。また、ミキサー３９は、パワーアンプ３５とデルタシグマモジュレーター＆シンセサイザー４１にも接続しており、このデルタシグマモジュレーター＆シンセサイザー４１は、次に、復調器１７に接続している。ＲＦ回路部分３１は、さらに、復調器１７に接続しているアンプ４７の群と直列に接続しているバンドパスフィルター４５を有している。なお、この例において、復調器１７は、マイクロコントローラーユニット２５にも接続している。

光学的回路部分３２には、光アンプ５１に接続された光入力ノード４９があり、この光アンプ５１は、次には、２つの入力線、すなわち、一方がミキサー３９からの入力線で他方が光アンプ５１からの入力線であるもの、によってマルチプレクサー５３に接続している。マルチプレクサー５３は、一方の入力信号を選択し、選択された入力をバンドパスフィルター４５につながっている単一の出力線へと進める。このようにして、マルチプレクサー５３はスイッチとして動作する。したがって、ＲＦ回路（すなわち、ＲＦ回路部分３１）の中間周波数部分を用いて、そこに光学的信号をマルチプレクサー５３を用いて注入することができる。このことによって、光学的信号のために復調器１７の高い感度を用いることができることが確実になる。さらに、提案している回路実装によって、受信チャンネルを共有することが可能になり、チップセットの表面の大きさを小さくすることができる。また、２５５までの異なるビンを分離することができるチップセットに既にある離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）の機能を低消費電力で再利用することができる。

最後に、腕時計３は、全体の動作を管理し腕時計の他の部品を制御するマイクロコントローラー２５を有する。

以下、図４を参照しながら腕時計３の動作について詳細に説明する。この例において、腕時計３には、３つの別個の動作モードがある。

通常モードと呼ばれる第１のモードのときに、エネルギーハーベストユニット１３によってエネルギーがハーベストされ（ステップ１００）、エネルギー格納ユニット１５に格納される（ステップ１０２）。所定の期間の終わりにおいて、少なくとも、外部エネルギーの利用可能性の時間と持続時間に基づいて、腕時計３の所有者の活動についての分析レポートが生成される（ステップ１０４）。送信のために十分なエネルギーが集められると（すなわち、ハーベストされたエネルギー量が送信ユニットにパワー供給するために必要とされる最小のエネルギーを表すしきい値に達したとき又はその後に）、送信ユニット２１（ステップ１０６）を用いて分析レポートが離隔リーダー５に送信される。この例において、この送信はBluetooth無線技術規格を用いて行われる。なお、腕時計３のユーザーは、送信スケジュールを定めるように腕時計３を構成することができる。毎日又は所与の日に一又は複数の所与の時点のみにて、すなわち、規則的な時間間隔で、データ送信を行うように定めることができる。送信時間を定める代わりに、連続するデータ送信の間の時間間隔を定めることができる。また、十分なエネルギーが集められたらすぐにデータ送信を始めるように腕時計３を構成することができる。

宛先とされたメッセージモードと呼ばれる第２の動作モードのときに、腕時計３は、受信ユニット２３を介して電磁放射ビームを検出する（ステップ３０４）。そして、腕時計は、前記ビームに埋め込まれていた診断要求を取得する（ステップ３０６）。診断要求は、腕時計３を宛先とする。すなわち、腕時計３専用である。好ましいことに、この要求によって、その要求を送った存在を特定することができる。そして、腕時計３は、チャレンジレスポンス認証プロトコルを用いて要求を発行した存在を認証する（ステップ３０８）。このために、腕時計３によって発行されたチャレンジコードを用いることができる。しかし、当初は腕時計３の製造業者によってチャレンジコードが発行されて、その製造業者によって腕時計３に供給されるようにすることができる。したがって、製造業者は、チャレンジレスポンス認証プロセスを統括管理するようにすることができる。例えば、正確なアクセスコードを有することによって、腕時計３にあるデータに１つのデバイス又は制限された数のデバイスのみがアクセスできることを確実にすることができる。このように、腕時計３は、受信したチャレンジコードをデータ処理デバイス９に送ることができ、このデータ処理デバイス９は、腕時計３に応答する前に、製造業者のサーバー７に自身を認証させることが必要であるようにすることができる。なお、受信した要求には、腕時計３が、データ処理デバイス９に又は変調された要求に指示されていた他のデバイスに、コンタクトすることを可能にする情報を含んでいることができる。要求を送った存在が認証されると、腕時計３は、腕時計３の動作状態を表す診断レポートを生成する（ステップ３１０）。ハーベストされたエネルギー量がしきい値に達したとき又はその後に、送信ユニット２１は、診断レポートをデータ処理デバイス９に無線送信する（ステップ３１２）。

アラームモードと呼ばれる第３の動作モードのときに、腕時計３はアラームを検出する（ステップ２０４）。このアラームは、腕時計３の要素や機能の不具合を意味している。検出される不具合は、シールについての問題、計時についての問題、又は他の検出可能な問題に関連していることがある。アラームが検出され十分なエネルギーが集められていると想定される場合、腕時計３は、検出された不具合を表すアラームメッセージを生成する（ステップ２０６）。そして、ハーベストされたエネルギー量がしきい値に達したとき又はその後に、送信ユニット２１は、アラームメッセージをデータ処理デバイス９に送る（ステップ２０８）。そして、データ処理デバイス９のユーザーは、デバイスのスクリーン上のアラームメッセージを検討し、随意的に、そのアラームメッセージを製造業者のサーバー７へと転送することができる。そして、製造業者は、問題を解決するために適切な処置を講じることができる。

図面及び上の説明において本発明を図示し詳細に説明したが、このような図や説明は、説明用の例であって、それによって限定されるものではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者であれば、図面、明細書及び請求の範囲を検討することに基づいて請求の範囲に記載された発明を実施するときに他の実施形態や変種についても理解し、達成することができるであろう。上記の例の一又は複数が教示していることを組み合わせることによって、本発明の変種をさらに得ることができる。

請求の範囲において、用語「有する」は、他の要素やステップがあることを排除するものではなく、単数形であっても複数あることを排除するものではない。相互に異なる従属請求項において異なる特徴が記載されていることのみでは、これらの特徴の組み合わせを有利に使用することができないことを意味しているわけではない。請求の範囲におけるいずれの参照符号も本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

１ 通信システム
３ 腕時計
５ 離隔リーダー
７ サーバー
９ データ処理デバイス
１３ エネルギーハーベストユニット
１５ エネルギー格納ユニット
１７ 復調器
２１ 送信ユニット
３９ ミキサー
４１ デルタシグマモジュレーター＆シンセサイザー

Claims (10)

1. 機械式腕時計（３）についての情報を提供する方法（１０）であって、
   断続的に利用可能な外部エネルギーをハーベストするステップ（１００）と、
   ハーベストされたエネルギーを格納するステップ（１０２）と、
   所定の期間の終わりに、少なくとも、腕時計の所有者の活動についての分析レポートを生成するステップ（１０４）と、及び
   腕時計（３）の送信ユニット（２１）にパワー供給するために必要なエネルギーレベル以上のエネルギーレベルにあるしきい値に、ハーベストされたエネルギー量が達し、送信に十分なエネルギーが集められたとき又はその後に、前記送信ユニット（２１）と格納された前記ハーベストされたエネルギーとによって、離隔リーダー（５）に分析レポートを無線送信するステップ（１０６）と
   を腕時計（３）によって実行させる方法（１０）。
2. 前記分析レポートは、ハーベストされたエネルギーの利用可能な量にも基づいている
   請求項１に記載の方法（１０）。
3. 前記外部エネルギーは、少なくとも部分的に、腕時計（３）の運動に起因する運動エネルギーであり、
   前記レポートは、少なくとも、所定の期間における腕時計の着用者の活動レベルを分析したものである
   請求項１又は２に記載の方法（１０）。
4. 前記外部エネルギーは、少なくとも部分的に、腕時計（３）の周辺環境における日射に起因する太陽エネルギーであり、
   前記レポートは、少なくとも、所定の期間における腕時計（３）の明るさレベルを分析したものである
   請求項１〜３のいずれかに記載の方法（１０）。
5. 前記外部エネルギーは、少なくとも部分的に、腕時計（３）、腕時計の着用者の手首及び腕時計（３）の周辺環境の間の温度差に起因する熱エネルギーであり、
   前記レポートは、少なくとも、所定の期間において、腕時計（３）が着用されていた時間と長さについて分析するものである
   請求項１〜４のいずれかに記載の方法（１０）。
6. 腕時計（３）の不具合を検出するステップ（２０４）と、
   検出された不具合を表すアラームメッセージを生成するステップ（２０６）と、及び
   ハーベストされたエネルギー量がしきい値に達したとき又はその後に、アラームメッセージを送信ユニット（２１）によってデータ処理デバイス（９）に無線送信するステップ（２０８）と
   を腕時計（３）によって実行させる
   請求項１〜５のいずれかに記載の方法（１０）。
7. 電磁放射ビームを検出するステップ（３０４）と、
   前記ビームに埋め込まれた診断要求を取得するステップ（３０６）と、
   腕時計（３）の動作状態を表す診断レポートを生成するステップ（３１０）と、及び
   ハーベストされたエネルギー量がしきい値に達したとき又はその後に、前記送信ユニット（２１）によってデータ処理デバイス（９）に前記診断レポートを無線送信するステップ（３１２）と
   を腕時計（３）によって実行させる
   請求項１〜６のいずれかに記載の方法（１０）。
8. 前記電磁放射ビームは、可視光線、赤外線又は紫外線のビームである
   請求項７に記載の方法（１０）。
9. 前記診断要求を認証するステップ（３０８）
   を腕時計（３）によって実行させる
   請求項８に記載の方法（１０）。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の方法（１０）を実行するように構成している腕時計（３）。

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