上世纪 70 年代,日本石英手表的出现几乎动摇了瑞士传统钟表业的命脉。不过,日本手表能够在钟表界占据一席之地,靠的并非只有石英表。日本制表业对高科技嗅觉灵敏,重视能源利用技术,大胆创新——从太阳能、电波、GPS 再到智能系统,每一样强大的科技技术都是日本手表品牌的制胜法宝。(图为西铁城制表技师组装机芯。)


法宝一:走时误差在 1 秒内的石英手表
尽管传统机械手表历史悠久,人文价值含量高,但是,传统机械表机芯受金属热膨胀和磁场等因素影响,走时误差明显,每天数秒的走时误差对机械表来说已经算是十分精确的了。进入“争分夺秒”的时代,石英手表诞生,误差被控制在每天 1 秒之内,“精准”这个词严格来说就再也不属于机械表了。
1967 年,瑞士纳沙泰尔(Neuchatel)的钟表实验室研发出一枚石英腕表机芯 Beta 21。也许是瑞士人严谨的行事风格使然,这种新式机芯经过很长时间的测试和论证,也未被用来制造腕表。
同年,日本西铁城(Citizen)推出了首台 Crystron 民用电子石英钟。1969 年,同样来自日本的钟表品牌精工(Seiko)发布了一款名为 Astron 的石英手表,被钟表界认为是世界上第一款电子石英手表,从研究到发布,耗时十年。从上世纪 60 年代末开始,由精工、西铁城等日本钟表品牌掀起并主导的石英表风潮席卷全球。越来越多的消费者开始选择这种款式新颖、走时精准稳定的石英表,钟表业的格局由此被完全改变。欧洲众多传统钟表品牌没有应对之策,艰难度日,甚至放弃了生产机械表。许多制表师因此失业。对制表业来说,这场持续十多年的风潮,其震撼性不亚于今天的智能手表革命。

精工于 1969 年推出世界首款石英腕表 Astron

1956 年为了验证西铁城防震手表的性能,将表从直升机上抛下进行检验

法宝二:让电力持久的太阳能和光动能
石英表也有缺点。机械表上链有手动和自动两种,而石英表的动力来自电池。通常电池的电量仅能维持一两年,耐用性不高的劣势逐渐在使用中显现。
为了克服这一劣势,1976 年,西铁城推出世界第一款以太阳能为动力的指针式石英腕表“Citizen Quartz Crystron Solar Cell”,通过转化太阳能为电能,大大提升了电子表的使用年限,将电子表的发展带入了新阶段。

1976 年西铁城推出世界第一款以太阳能为动力的指针式石英腕表

在太阳能充电技术基础上,西铁城开发出的光动能技术,从根本上解决了电子表的动力问题。光动能腕表的运作原理是:表盘吸收任何可见光源,晶片将光能转化成电能为锂电池充电,电池释放电能带动机芯各部件运转。光动能腕表充满电后,在黑暗环境中仍可保持运行 6 个月至 10 年不等。一枚光动能腕表在正常维护下,使用寿命达 20 年以上。1997 年,西铁城推出了年误差在 10 秒之内的光动能腕表。而后,超薄光动能腕表和三问光动能腕表相继问世,光动能技术也成为西铁城最核心的技术之一。

具备 6 局太阳能电波功能的卡西欧腕表 

法宝三:通过人体“发电”的手表
日本品牌历来重视能源利用技术,新型清洁能源获得广泛应用,各种最新的发电技术也被引入了钟表制作。1988 年,精工推出了世界上第一只由佩戴者手臂摆动产生并储存电能的腕表。其运作原理类似自动上链的机械表,只是没有自动摆陀。机芯内部设有一个转子,随着佩戴者的手臂摆动,转子转速可以达到每分钟数万次——这是一个非常高效的发电装置,电量储存在手表之中,在充满电的情况下可以让手表运行 6 个月。此后,精工不断改进这项技术,提高了整套装置的发电性能,从而可以带动更多的指针,计时、两地时和万年历功等复杂功能也可以在这类人动能表上实现。
继太阳能、人动能腕表之后,精工于 1998 年推出了世界第一只依靠人体体温产生电能的腕表“Thermic”。手表的发电组件很特别,其原理是通过人体与外界的温差发电。绝大多数情况下佩戴者的体温和外界温度不同,将不同的金属连接起来构成一个闭合回路,两个连接点的温度也就不同,因此温差在闭合回路上产生微小的电压。理论上,温差越大电压越大,但是对于腕表走时来说,并不需要太大电量。精工研发的零件发电效能很高,从而得以将这项新奇的技术成功应用到钟表制造领域。

精工人工动能表

1998 年,精工推出世界首款依靠人体体温产生电能的“Thermic

精工人工动能运作原理

法宝四:与世界授时中心同步的电波表
要确保钟表走时的绝对精准,不仅需要经常调校对时修正误差,更重要的是要确保时间的准确,而最准确的时间标准一定要由官方权威机构提供。20 世纪 50 年代,德国建立了长波时间信号发射台,为各组织和个人提供国家无线电波对时服务。
电波表通过无线电波对时,原理是通过内置微型无线电接收系统,接收国家授时中心发出的原子钟级别(百万年误差小于 1 秒)的精准时间信号,由专用集成芯片对信号进行解析,再由手表装置内设的控制机构自动调节电波表的走时。经过这个自动调校过程,电波表与授时中心的时间保持同步,从而完全解决了腕表的走时误差问题。1992 年,西铁城在巴塞尔钟表博览会上展示了世界首款多局收信型电波腕表。该腕表为指针式,能接收德国、英国和日本的电波信号。
以制造电子计算器为专长的卡西欧(Casio),在 1970 年代石英表大潮中进入钟表制造业,成为电子表的另一个重要推动品牌。卡西欧对于无线电波对时技术也极为关注,于 1995 年向德国市场推出了其第一款无线电波腕表,而后又向日本市场推出电波表。西铁城则在第二年推出了世界第一款光动能电波表。
由于电波是沿直线传播的,所以如不能建立足够密集的发射塔,则无线电信号不能完全覆盖地球表面,偏远地区就很可能成为信号盲区。野外或者是航海时必须采用卫星导航通信,为了方便野外和航海佩戴者的需要,2011 年,西铁城发布了具有卫星对时功能的表款“Eco-Drive Satellite Wave”,通过接收天空中的导航卫星信号,实现了全球任何地区都可以自动对时,令电波表技术更加完善。

卡西欧组装机芯过程

法宝五:革新时间的显示方式
在对机芯构造进行创新的同时,日本钟表品牌也丰富了手表显示时间的方式,比如液晶和电子墨水技术。
液晶是一种比较特别的物质状态,具有独特的物理、化学和光电特性,多用于对轻薄有要求的电子设备显示系统。液晶显示技术出现在石英表兴起的时代,一出现就受到精工的关注。在第一只石英表推出后四年的 1973 年,精工推出世界第一只具有 6 位数字液晶显示的数字显示腕表,打破了有几百年历史的钟表指针式显示传统。一种对时间的全新读取方式出现。不久之后,卡西欧的第一款腕表产品也推向市场。这款腕表结合了液晶显示功能,可以显示日期、星期和月份,并识别平闰年——以往这些功能只能由具有复杂机械机芯结构的机械表显示。

1973 年精工推出世界首款具有 6 位数字液晶显示的数字液晶腕表

六年前,在线购物网站亚马逊(Amazon)推出电子书 Kindle,这款采用了电子墨水(E-ink)技术的电子阅读器风靡一时。电子墨水属于电泳显示技术(Electro-Phoretic Display,EPD)的一种,可以呈现出黑白分明的可视化效果。省电是这项技术的一大特点,不过电子墨水最奇妙的地方还在于与真实墨水极为接近的视觉效果。手机等电子产品在阳光下就会不容易看清屏幕内容,而光线越强,电子墨水的设备看得越清楚。
在亚马逊推出 Kindle 的前一年,精工就已经推出了世界第一款电子墨水腕表,其显示屏具有堪比纸张的超高对比度,而且这款腕表形状类似手镯,当时间显示字体变化时,极具未来感。不过当时,这款手表的画质还不是非常出色,2010 年精工更进一步,推出了搭载活性矩阵(Active Matix)式电子墨水显示面板的腕表,显示屏可视角度达到 180°,拥有 8 万像素,每个像素还可以显示四阶段不同的灰阶,整个表面所呈现的信息丰富生动,方便读取。

精工于 2010 年推出世界上首款搭载 active matrix(活性矩阵)系统的 EPD 墨水腕表

法宝六:通过手表获取方位
全球卫星定位系统(GPS)是由美国政府主导,利用 20 多年时间建成的卫星通信系统。对于野外探险、科考等活动意义重大,在 2000 年取消对民用领域的精度限制后发展很快,是现代交通导航技术的基础。
日本钟表品牌从不放过任何一项新技术,GPS 自然也不会例外。卡西欧凭借独立研发的大规模集成电路(Large-scale integration)技术、高密度装载技术和卫星通信技术,实现了定位系统的小型化及低电压驱动,让 GPS 功能可以运用在手表之中。实验表款在 1999 年 1 月发布,成熟表款于当年 6 月推出,名为“Satellite Navi”,通过这款腕表,佩戴者很容易获取自己所处的方位和目的地信息,为户外运动、野外生活提供了便利。

精工于 2012 年推出世界上首款 GPS 卫星定位太阳电能腕表“Seiko Astron”,可辨识并调校至佩戴者所在时区

电影里,007 詹姆斯邦德的腕表可以改变子弹弹道、遥控汽车、拍照、录音、检测身体健康状况,甚至可以当移动电话使用。除了违反物理学常识的改变子弹弹道这项以外,这些看似夸张的功能,目前基本都被日本钟表品牌实现了,而且实现这些功能的时间,比很多人想象的都早。
这些其实都算不了什么——早在 1982 年,精工就推出了一只附加电视功能的腕表(TV-Watch),1983 年推出世界第一只具有录音功能的石英电子表,1984 年推出世界第一只电脑石英腕表,1990 年推出世界第一只电脑化潜水表;卡西欧则在 2000 年推出了世界第一只数码相机腕表对于日本钟表品牌来说,腕表可以变得无所不能。

1983 年精工推出世界首款具有录音功能的石英电子表

卡西欧在 2000 年推出了世界第一款数码相机腕表 

法宝七:智能系统
高科技武装的日本钟表正朝着复杂技术高度集成化的方向发展。精工、西铁城或是卡西欧的众多新表款都已经整合了自家旗下的多种领先技术,卡西欧于去年、今年的几大系列中应用了“智能操作系统(Smart Access)”。这是一项采用多个马达独立驱动的指示系统,只需与智能手机连接,就可以通过电子表冠快速完成功能调节转换的技术。智能系统的出现大大提高了手表在日常生活中的实用性,让人们的生活与科技更近了一步。

应用智能操作系统的卡西欧 G-SHOCK 腕表