(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのデータ項目を表示する手段（１６）を含み、かつ該表示手段（１６）を覆うガラス蓋（１４）を設けた上部分と前記表示手段（１６）の下方に位置する裏蓋（６）によって形成された底部分とで構成されたケース（２）とこのケース（２）内に電気回路とを含む時計であって、前記電気回路は、
コイル（Ｌ1）と、圧電トランスジューサ（３２）と、それらの間に配置された低周波数の時高インピーダンス、高周波数の時低インピーダンスとなるコンデンサ（Ｃ1）を含むトランスジューサ回路であって、
前記圧電トランスジューサ（３２）は前記時計の上部分に機械的圧力が加えられた時には低周波数の電圧信号を発生し、高周波で駆動されたときには音響発生器用の震動源として作動するよう構成され、
前記コンデンサ（Ｃ1）は前記圧電トランスジューサ（３２）の発生する低周波数の電圧信号についてはそのレベルを増加するとともに前記圧電トランスジューサを高周波で駆動する時には前記コイル（Ｌ1）と圧電トランスジューサ（３２）とを単に接続する電気接続部として動作するよう構成された
トランスジューサ回路と、
前記コンデンサ（Ｃ1）により前記レベル増加された電圧信号を受け該電圧信号に応じた所定の論理信号を発生する論理信号発生回路と、
前記圧電トランスジューサ（３２）が音響発生器として作動する時、前記圧電トランスジューサ（３２）が発生する音響パルスを遮断して該音響パルスを前記論理信号発生手段に伝搬させない信号遮断回路（４０）と
を含むことを特徴とする時計。
【請求項２】
前記圧電トランスジューサ（３２）は、前記ケース（２）の前記裏蓋（６）に接着されていることを特徴とする請求項１記載の時計。
【請求項３】
前記論理信号発生回路は、前記圧電トランスジューサ（３２）に並列に接続されて、機械的圧力の作用によって前記圧電トランスジューサ（３２）が発生する電圧信号の増幅手段（４２）およびその論理信号への変換手段（４４）を含むことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の時計。
【請求項４】
前記信号遮断回路（４０）は、抵抗器（Ｒ1）とコンデンサ（Ｃ2）とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の時計。
【請求項５】
前記信号遮断回路は、デジタルフィルタか、切り換えコンデンサを備えたフィルタであるか、能動フィルタで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の時計。
【請求項６】
前記増幅手段（４２）と変換手段（４４）は、それぞれトランジスタ（ＴR1）と抵抗器（Ｒ3）を直列に取り付けた分岐回路と、該分岐回路に並列に接続されたインバータとを含むことを特徴とする請求項３に記載の時計。
【請求項７】
前記インバータは、ＣＭＯＳ型であることを特徴とする請求項６記載の時計。
【請求項８】
分極抵抗器（Ｒ2）が、前記圧電トランスジューサ（３２）と前記トランジスタ（ＴR1）を含む前記分岐回路との間に並列に取り付けられていることを特徴とする請求項６または７記載の時計。
【請求項９】
前記トランスジューサ回路は、
パルス化制御信号を受け取った時に励起されて、音響周波パルスを前記圧電トランスジューサ（３２）に送るスイッチング手段と、
該スイッチング手段に電流が流れるように電圧を供給する手段と
を、さらに含み、
前記コイル（Ｌ1）が該電圧供給手段と前記スイッチング手段との間に接続され、
前記圧電トランスジューサ（３２）が該コイル（Ｌ1）に並列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の時計。
【請求項１０】
さらに、前記コイル（Ｌ1）に直列に接続されたダイオードを含むことを特徴とする請求項９記載の時計。
【請求項１１】
前記スイッチング手段は、スイッチングモードで作動するトランジスタ（ＴR0）によって形成されていることを特徴とする請求項９乃至１０のいずれかに記載の時計。
【請求項１２】
前記トランジスタ（ＴR0）は、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１１記載の時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、データを手動入力するための圧電トランスジューサを含む、特に時計などの携帯品に関する。特に、本発明の目的は、押しボタン式スイッチの機能を実施するアラーム装置付き腕時計の音響発生器として作動している圧電トランスジューサを使用することである。
【０００２】
【従来の技術】
ユングハンス・ウーレン社(Junghans Uhren GmbH)の米国特許第５，７４２，５６４号から、ガラス蓋で密閉された平板状または浅い皿形のケースを含む腕時計などの時計が公知である。文字盤として機能する円形プレートに時間記号が付けられている。このプレートは、ガラス蓋の下側に配置され、ケースに圧入されている。その周辺部は、ケースの円筒形内表面に沿って広がりガラス蓋とプレートとの間に時計の針が動く空間を形成する支持カラーで止まっている。好ましくは４個の圧電センサが、カラーの縁部にその縁部とガラス蓋に面する縁部との間で等間隔に配置されている。これらのセンサは、時計の測時機能用の制御スイッチとして機能する。それらは、ガラス蓋の縁部に加えられる軸方向圧力によって手動で作動させられる。ユーザが加える応力に応答できるようにするために、ガラス蓋がわずかに移動できなければならない。このため、ガラス蓋は硬質ゴムリングによってケースに対して弾性的に取り付けられている。圧電センサは、文字盤の下側に配置されてセンサに加えられる圧力を検出する電気回路に接続されている。
【０００３】
ユングハンス特許に開示されている発明は、ステムまたは押しボタンを有していない、したがって製造コストが低く、魅力的な美しい外観を有する腕時計を提供している。この時計の測時機能は、圧電センサに加えられる単純な機械的圧力によって制御され、圧電センサは、この応力に応じて電圧を発生し、それが適当な電子回路を介して所望の測時機能として作用する。
【０００４】
ユングハンス時計には残念ながら一定の欠点がある。そのうちの１つは、ガラス蓋をわずかに移動できるように取り付けなければならないことであり、このことがガラス蓋を時計ケースに取り付ける際の大きな問題を引き起こす。これらの問題はもちろん、製造コストに悪影響を与え、ガラス蓋とケースの中間部分との間に配置された硬質ゴムリングを使用しても部分的に解決されるだけである。実際に、硬質であるため、ゴムリングがガラス蓋と時計ケースとの間の遊びを補償することが困難であり、適当な密封性を保証することができない。このため、時計に水分が貫入する危険性が大きく、このことが容認できないことは容易に理解されるであろう。同様に、固形物の粒子がゴムリングとガラス蓋との間に入って、機構の作動を停止させる可能性もある。最後になるが、前述したように、ユングハンスシステムは、時計ガラス蓋に加えられる連続的な機械的圧力によって作動する。これらの圧力の作用で、圧電センサが変形して電圧を発生し、その電圧が電子解釈回路の入力部に印加される。この信号に応答して、電子回路が所望の測時機能に作用する。そのような圧力の繰り返しにより、一定時間後にはセンサが破損したり、使用できなくなることさえありがちである。特に、そのような圧力が過大になってセンサの破損傾向を生じることもなく、センサを作動させることができる十分な圧力をユーザが加えることは容易ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、過大な機械的圧力による破損の可能性がない圧電トランスジューサを手動データ入力手段に含む携帯品を提供することによって、上記および他の問題および欠点を解決することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、少なくとも１つのデータ項目を表示する手段と、この表示手段を覆うガラス蓋を設けた上部分および表示手段の下方に位置する裏蓋によって区画された底部分で構成されたケースとを含む、特に時計などの携帯品である。本発明は、上部分に機械的圧力が加えられた時に電圧を発生する圧電トランスジューサを含み、この圧電トランスジューサによって発生した電圧が第１電子回路に加えられ、その電子回路は加えられた圧力に応じて論理信号を発生するようになっている。本発明は、この電子回路がケース内に配置され、一方、圧電トランスジューサがそのケースの底部分内に配置されて、ケースに固着されていることを特徴とする。
【０００７】
これらの特徴の結果、データ項目の手動入力を伴う機械的圧力をガラス蓋の表面上のいずれの場所にも加えることができる。この圧力の作用により、時計を装着している人の手首がケースに反作用力を加える。この時、ケースは、プラスチック材、金属または他の材料製であっても、ごくわずかに変形する。圧電トランスジューサはケースに固着されているので、それはケースの変形によって変形し、この変形に応じて電圧を発生する。このため、過大な機械的圧力の作用でトランスジューサが破損する危険性がまったくない。同様に、トランスジューサは、固定部品と可動部品との間に挟み込まれていないので、連続的に加えられる回数が非常に多い圧力に耐えることができ、それの物理的特徴が経時的に劣化することはない。
【０００８】
本発明の別の利点は、携帯品が可動部品をまったく含まないことにある。このため、腕時計などの時計の特殊な場合では、ガラス蓋とケースとの間にガスケットを挿入して、時計ガラス蓋が時計のケースに接着、超音波溶接または圧入によって固定的に取り付けることができる。このため、時計の密封性が変わらず、また、そのような時計の構造は非常に簡単であり、したがって低コストである。
【０００９】
本発明は、単純な機械的圧力をガラス蓋に加えることによって測時機能を制御することができる時計を提供している。このため、時計はステムまたは押しボタンをなしで済ますことができ、これによって製造コストがさらに削減される。もちろん、容量性、誘導性、超音波または赤外線キーなどを使用した触覚圧力によるデータ入力用の他のシステムも存在する。しかし、そのようなシステムの欠点は、使用できるようにする前に、電流を使用してそれらを活動命令受け取りモードに入れなければならないことにある。反対に、本発明に従ったデータ入力システムは、電流をまったく使用することなく永久的に使用可能である。
【００１０】
本発明の補足的な特徴によれば、携帯品はさらに、圧電トランスジューサを音響発生器用の震動源として作動させる第２電子回路を含む。
【００１１】
この特徴の結果として、同一の圧電トランスジューサを、たとえば電子腕時計のアラーム装置用の音響発生器としてと、時計のガラス蓋に機械的圧力を加えることによるデータ入力手段としての両方に使用することができる。そのような実施態様が特に好都合であることは、容易に理解されるであろう。これによって、使用部品数を減少させ、したがってこれらの部品がケース内で占める体積を減少させると共に、製造コストを抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特徴および利点は、純粋に説明のためであって非制限的な例である本発明に従った携帯品の実施形態の以下の詳細を添付図面を参照しながら読めば、さらに明らかになるであろう。
【００１３】
最初に、以下の説明は時計、特に腕時計に関するものであるが、本発明はそのような時計に限定されず、データの手動入力を可能にする圧電トランスジューサを設けた他のいずれの携帯品にも容易に適用することができることに注意されたい。
【００１４】
まず、全体を参照番号１で表した本発明に従った時計を示す図１を参照する。
【００１５】
時計１は、従来通りにケース２を含む。ケース２は中間部分４と、ケース２の底部分となっている裏蓋６とを有する。図示の例では、裏蓋６が中間部分４と一体に成形されている。しかし、本発明は、一体でなく、裏蓋が中間部分から分離しているケースにも同様に適用されることはいうまでもない。ケース２は、たとえば、公知の射出成形技術によってプラスチック材で形成することもできる。しかし、本発明は、そのような材料の選択に制限されることはなく、ケース２は時計産業の要件に適したいずれの種類の材料、たとえば特に鋼などで形成することもできる。
【００１６】
時計１はまた、ケーシングリング１０内に取り付けられた時計ムーブメント８を含む。このムーブメント８は、必要ならば消耗時に再充電することができる電池１２によって電流が供給される。電池１２は、図１に概略的に示されているが、一般的にボタンの形状を有し、時計１の裏蓋６内に収容されている。端子の一方を形成する電池１２の底面が、たとえば時計１の裏蓋６に固定されたばね接点１３を介して時計１のアースに電気接続されている。電池１２の上面を形成している他端部は、通常通りに時計ムーブメント８に電気的に接続されている。
【００１７】
ケース２の上部分は、時間関連データを表示する手段１６を覆うガラス蓋１４が配置されている。図１に示されている例では、これらの表示手段１６は文字盤１８を備え、その上方を時針２０、分針２２および秒針２４が移動する。したがって、それらはアナログ式時間表示手段である。それらは、液晶セルで形成されたデジタル式表示手段にすることもできる。
【００１８】
最後になるが、ケース２の上周縁部にノッチ２６が設けられ、ガラス蓋１４をケース２に固定するベゼル２８がそこにはめ込まれている。ベゼル２８は、たとえば、接着、超音波溶接または圧入によってケース２に固定されている。ガラス蓋とケースとの間に挟み込まれたシーリングガスケット３０を使用している結果、ガラス蓋１４はケース２に対して液密状態になっている。
【００１９】
本発明の主要な特徴によれば、時計１のケース２の底部分内に圧電トランスジューサ３２が配置されて、このケース２に固着されている。このトランスジューサ３２は、時計１へのデータ入力だけの目的で使用することができる。しかし、本発明の好適な変更形実施形態によれば、トランスジューサ３２は、時計１のアラーム装置用の音響発生器としても使用され、時計１のガラス蓋１４に機械的圧力を連続的に加えることによるデータ入力用の手段としての両方に使用される。この圧電トランスジューサ３２は、たとえば圧電セラミックスなどで製造された素子で形成される。この素子は、非制限的であるが、円形であって、その直径が一般的に１０〜１５ミリメートル、厚さが１０分の数ミリメートル程度でよい。図１に示されているように、この素子は、２つの上下の金属電極３４、３６間に接着されている。下側電極３６は、接着などの適当な手段でケース２の裏蓋６に固着されている。電極３４、３６は、図２を参照しながら詳細に後述する電子駆動および解釈回路３８を介して、それぞれ接点ストリップ３４ａおよび３６ａによって電池１２の端子に接続されている。
【００２０】
図２に回路図を示した電気回路３８はスイッチング手段の出力部に接続されたコイルＬ1を備えている。スイッチング手段は交互に導通と非導通にさせられるトランジスタＴR0を含んでいる。圧電トランスジューサ３２がコイルＬ1に並列に接続されている。この電気回路３８は入力端子「ａ」に、横座標が時間「ｔ」を表し、縦座標が電圧「ｖ」を表す図３の曲線Ａによって示されるパルスに対応する方形制御信号を受け取る。この信号は、入力端子「ａ」から抵抗器Ｒ0を介してトランジスタＴR0のベースに加えられる。トランジスタＴR0は、バイポーラｎｐｎトランジスタであって、制御信号のパルスによって導通状態に維持されている時、電流が直流電圧源＋ＥからコイルＬ1を流れる一方、圧電トランスジューサ３２の端子「ｂ」は、（横座標に時間「ｔ」を、縦座標に電圧「ｖ」を有する）図３の曲線Ｂによって示されている波形に従って、トランジスタＴR0によって電気回路３８のアースに接続される。コイルＬ1にダイオードを直列に接続しても良い。
【００２１】
トランジスタＴR0が波形Ａの各パルスの立下がり区間で非導通状態に移行すると、コイルＬ1に蓄積されていたエネルギがすべて圧電トランスジューサ３２の端子へ送られ、それを供給電圧＋Ｅよりはるかに高い電圧で充電する。この高振幅パルスは圧電トランスジューサ３２に、それが音響発生器として作動させために必要な電気エネルギを供給する。変更例によれば、もっと高い音響圧力を得るために、ダイオード（図示せず）をコイルＬ1に直列に取り付けることもできる。さらなる詳細については、セイコー(Seiko)のスイス特許第６４１  ６２５号を参照することができる。
【００２２】
この説明段階において、以上に説明した回路素子は、たとえば上記の腕時計１に取り付けられたアラーム装置の音響発生器として作動できるように圧電トランスジューサ３２を駆動するためだけに使用されていることを理解することが重要である。したがって、これらの様々な部材は、本発明を実施するためには必要ない。それらは、本発明の特別な特徴の結果として、単一の圧電トランスジューサを音響発生器および時計へのデータ入力手段の両方に使用することができることを説明しているだけである。以下には、連続的に加えられる機械的圧力を、本発明に従って時計１に設けられたマイクロプロセッサが理解でき、時計の測時機能を制御できるデータに変換することができる電気駆動および解釈回路３８の部分を集中的に説明する。
【００２３】
ユーザが時計１のガラス蓋１４に連続的に加える機械的圧力は、圧電トランスジューサ３２の端子間で、一般的に１Ｈｚ程度の低周波電気信号に変換され、そのレベルは増加させなければならない。このために、図２に示されている電気駆動および解釈回路３８はまず、コイルＬ1とトランスジューサ３２との間に配置されたコンデンサＣ1を含む。低周波数では、コイルＬ1のインピーダンスが低いため、コイルは実際には短絡の役割を果たす。したがって、トランスジューサ３２の接続点「ｂ」での電圧変動も小さい。この問題を避けるために、コンデンサＣ1が追加されている。実際に、接続点「ｂ」での電圧の変動は、この接続点「ｂ」に高インピーダンスが存在する場合のみ意味がある。しかし、低周波数でコンデンサＣ1が高インピーダンスを有することによって、その接続点「ｂ」での電圧が高閾値に達する。逆に、圧電トランスジューサ３２が音響発生器として作動するために一般的に１ｋＨｚ程度の高周波数で駆動される時、コンデンサＣ1は低インピーダンスを有し、したがって実質的にコイルＬ1およびトランスジューサ３２間の単なる電気接続部のように作用する。このため、コンデンサＣ1は、音響発生器としてのトランスジューサ３２の作動を妨害しない。
【００２４】
電気駆動および解釈回路３８は、圧電トランスジューサ３２の端子に並列に取り付けられた受動フィルタ４０によって完成される。このフィルタ４０は、従来通りに抵抗器Ｒ1およびコンデンサＣ2で形成されている。フィルタ４０が信号を通過させなくなる上限である遮断周波数は、ｆ＝１／（２πＲ1Ｃ2）の関係で決定される。容易に理解されるように、フィルタ４０は、トランスジューサ３２が音響発生器として約１Ｈｚ程度の周波数で作動する時にトランスジューサ３２の端子に存在する高周波数をカットして、この信号が後述の増幅および変換ステージへ伝搬されるのを防止するために使用されている。逆に、低周波数で圧電トランスジューサ３２が作用を受ける時、電気信号は通過することができる。
【００２５】
最後になるが、電気回路３８は、受動フィルタ４０の端子に並列に接続された分極抵抗器Ｒ2、増幅段階４２および変換ステージ４４を含む。増幅段階４２は、ｐＭＯＳトランジスタＴR1を含む。そのソースは直流電圧源＋Ｅに接続され、ドレーンは抵抗器Ｒ3に接続されている。トランジスタＴR1のゲートは、抵抗器Ｒ2の一方の端部「ｃ」に接続され、他端部は直流電圧源＋Ｅに接続されている。
【００２６】
現在の技術で得られるインバータのいずれも変換ステージ４４として利用できる。単なる非制限的な例として、本実施形態の変換ステージ４４は、ｎＭＯＳトランジスタＴR3とそれに接続されたｐＭＯＳトランジスタＴR2で形成されたＣＭＯＳインバータである。これらの２つのトランジスタＴR2およびＴR3のゲートは、トランジスタＴR1のドレーンと抵抗器Ｒ3との間の接続点「ｄ」に接続されている。この接続点「ｄ」がインバータ４４の入力部を構成している。ｐＭＯＳトランジスタＴR2のソースは、直流電圧源＋Ｅに接続され、そのドレーンはトランジスタＴR3のドレーンに接続されている。トランジスタＴR2およびＴR3のドレーン間の接続点「ｆ」が、インバータ４４の出力部を構成している。トランジスタＴR2のソースは、回路３８のアースに接続されている。
【００２７】
圧電トランジスタ３２が休止状態にある時、すなわち、時計１のガラス蓋１４に圧力が加えられていない時、十分に大きい値の抵抗器Ｒ2を使用して、トランジスタＴR1のゲート−ソース間電圧をゼロに保持し、トランジスタＴR1が導通することを防止する。また、トランスジューサ３２に連続して２回圧力を加える間に、トランスジューサ３２は抵抗器Ｒ2によって放電させられ、その端子の両端の圧力が休止値に達することができることにも注意されたい。
【００２８】
上記段落でわかるように、圧電トランスジューサ３２が休止状態にある時、トランジスタＴR1は導通しない。このため、トランジスタＴR1のドレーンと抵抗器Ｒ3との間の接続点「ｄ」が回路３８のアースに接続される。接続点「ｄ」は、変換ステージ４４の入力部を構成している。したがって、ｐＭＯＳトランジスタＴR2のゲート−ソース電圧が−Ｅになる。この電圧は、−０．６ボルト程度であるトランジスタＴR2の閾電圧より低いため、このトランジスタＴR2が導通する。同時に、ｎＭＯＳトランジスタＴR3のゲート−ソース電圧はゼロである、すなわち、トランジスタＴR3のトリガ電圧より低い。したがって、トランジスタＴR3は非導通状態である。このため、変換ステージ４４の出力部を構成する接続点「ｆ」での電圧が＋Ｅである一方、変換ステージ４４の入力部を構成する接続点「ｄ」の電圧がゼロになる。変換ステージ４４は、ちょうどインバータのように作動する。
【００２９】
次に、機械的圧力が圧電トランスジューサ３２に加えられた場合について検討する。この圧力の作用により、トランスジューサ３２が分極化して、それの接続点「ｂ」での電圧が低下する。同様に、ｐＭＯＳトランジスタＴR1のゲート電圧が低下する。トランジスタＴR1のゲート−ソース電位差がトリガ電圧より低くなるため、このトランジスタＴR1が導通し始める。トランジスタＴR1が導通することによって、変換ステージ４４の入力部を構成する接続点「ｄ」での電位が増加して、＋Ｅに向かう傾向を生じる。ある時点で、ｎＭＯＳトランジスタＴR2のゲート−ソース電圧がこのトランジスタＴR2の閾電圧より高くなり、このトランジスタＴR2が非導通状態に移行する。同時に、ｎＭＯＳトランジスタＴR3のゲート−ソース電圧がこのトランジスタＴR3のトリガ電圧より高くなるため、このトランジスタが導通し始める。したがって、変換ステージ４４の出力部を構成する接続点「ｆ」での電圧がゼロになるであろう。このため、変換ステージ４４の入力部での電圧が＋Ｅである一方、変換ステージ４４の出力部がゼロになる。変換ステージ４４は、ちょうどインバータのように作動する。
【００３０】
このため、変換ステージ４４の出力点「ｆ」での電圧は、圧電トランスジューサ３２が休止状態の時の値＋Ｅから、トランスジューサ３２が作動している時のゼロ電圧値へ交互に移動する。この論理信号が、時計１の測時機能を制御するマイクロプロセッサ（図示せず）の入力部に加えられる。
【００３１】
トランスジューサ３２が音響発生器として作動している間にも、時計１のガラス蓋１４に加えられる圧力によってデータを好都合に入力することができることに注意されたい。実際に、受動フィルタ４０が、トランスジューサ３２によって発生した高周波信号が増幅段階４２および変換ステージ４４に到達するのを防止する。したがって、本発明に従ったデータ入力システムは常に使用可能である。このためのフィルタは、デジタル式か、切り換えコンデンサを備えているか、能動フィルタで形成することができる。
【００３２】
電気駆動および解釈回路３８の供給電圧の極性を逆にすることが可能であることも理解されたい。その場合、バイポーラｎｐｎトランジスタＴR0の代わりにｐｎｐトランジスタが使用され、ｐＭＯＳトランジスタの代わりにｎＭＯＳトランジスタが使用され、ｎＭＯＳトランジスタの代わりにｐＭＯＳトランジスタが使用される。
【００３３】
様々な修正および簡単な変更が本発明の範囲に入ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った時計の全体的断面図である。
【図２】音響発生器として作動する圧電トランスジューサを使用して押しボタン式スイッチの機能を実施できるようにする回路の電気回路図である。
【図３】図２の回路の２カ所における電圧レベルを時間の関数として示すグラフである。
【符号の説明】
３２  圧電トランスジューサ
【図１】
0005079946.tif 000002
【図２】
0005079946.tif 000003
【図３】
0005079946.tif 000004