特許第6199468号(P6199468)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6199468
(24)【登録日】2017年9月1日
(45)【発行日】2017年9月20日
(54)【発明の名称】衛星電波腕時計
(51)【国際特許分類】
   G04R 20/02 20130101AFI20170911BHJP
   G04G 5/00 20130101ALI20170911BHJP
   G04C 9/00 20060101ALI20170911BHJP
【FI】
   G04R20/02
   G04G5/00 J
   G04C9/00 301A
【請求項の数】7
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2016-207986(P2016-207986)
(22)【出願日】2016年10月24日
(62)【分割の表示】特願2014-524846(P2014-524846)の分割
【原出願日】2013年7月10日
(65)【公開番号】特開2017-58374(P2017-58374A)
(43)【公開日】2017年3月23日
【審査請求日】2016年10月24日
(31)【優先権主張番号】特願2012-155971(P2012-155971)
(32)【優先日】2012年7月11日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001960
【氏名又は名称】シチズン時計株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】加藤 明
(72)【発明者】
【氏名】北村 健
【審査官】 藤田 憲二
(56)【参考文献】
【文献】 特開2009−180555(JP,A)
【文献】 特開2012−093281(JP,A)
【文献】 特開2009−053182(JP,A)
【文献】 特開2010−197073(JP,A)
【文献】 米国特許第6212133(US,B1)
【文献】 米国特許第7920441(US,B2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G04R 20/02
G04C 9/00
G04G 5/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
衛星電波を受信するアンテナと、高周波回路と、デコーダ回路を有する衛星電波受信部と、
少なくとも受信動作中であること及び受信結果を表示するアナログ表示部材と、
内部時刻を保持するとともに計時する時計回路と、
ユーザの操作を受け付ける操作部材と、
少なくとも、前記衛星電波受信部に電源を供給し起動させる起動動作、前記衛星電波受信部により特定の衛星電波を捕捉し追尾する捕捉追尾動作、前記衛星電波受信部により受信された衛星電波より時刻情報を取得する時刻情報取得動作、前記操作部材が所定の操作受付時間の間継続的に操作されていることを検知する継続操作検知動作、及び、前記アナログ表示部材を受信動作中であることを示す位置へと移動させる受信表示移動動作のタイミングを制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記継続操作検知動作の開始後、前記継続操作検知動作中に前記起動動作を開始する衛星電波腕時計。
【請求項2】
前記コントローラは、前記継続操作検知動作の終了後直ちに前記受信表示移動動作を開始し、前記起動動作の終了後直ちに前記捕捉追尾動作を開始する請求項1に記載の衛星電波腕時計。
【請求項3】
前記コントローラは、前記内部時刻より予測される前記時刻情報取得動作の開始時点である時刻情報取得動作開始時より逆算される前記起動動作の開始時点である起動動作開始時よりも前記操作受付時間以上前に前記操作部材が操作された場合、前記継続操作検知動作の終了後、前記起動動作開始時の到来を持って前記起動動作を開始する請求項1又は2に記載の衛星電波腕時計。
【請求項4】
前記コントローラは、前記継続操作検知動作の終了後直ちに前記受信表示移動動作を開始する請求項3に記載の衛星電波腕時計。
【請求項5】
前記コントローラは、前記アナログ表示部材を待機中であることを示す位置へと移動させる待機表示移動動作のタイミングを制御するとともに、前記継続操作検知動作の終了後直ちに前記待機表示移動動作を開始し、その後前記受信表示移動動作を開始する請求項3に記載の衛星電波腕時計。
【請求項6】
前記コントローラは、前記衛星電波受信部により受信された衛星電波より日に関する情報である日情報を取得する日情報取得動作のタイミングを制御するとともに、前記日情報を取得する場合、前記内部時刻より予測される前記日情報取得動作の開始時点である日情報取得動作開始時より逆算される前記起動動作の開始時点である起動動作開始時の到来を持って前記起動動作を開始する請求項1乃至5のいずれかに記載の衛星電波腕時計。
【請求項7】
前記コントローラは、取得された前記時刻情報を前記衛星電波受信部から前記時計回路へと転送する時刻情報転送動作及び、前記アナログ表示部材を受信結果を示す位置へと移動させる受信結果表示移動動作のタイミングを制御するとともに、前記時刻情報転送動作と前記受信結果表示移動動作が重畳する制御を行う請求項1乃至6のいずれかに記載の衛星電波腕時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衛星電波腕時計に関する。
【背景技術】
【0002】
GPS(Global Positioning System)衛星等の測位システムに用いられる人工衛星からの電波(以降、衛星電波と称する。)を受信し時刻を修正する電波腕時計(以降、衛星電波腕時計と称する。)が提案されている。GPS信号に代表される測位信号には、正確な時刻情報が含まれるためである。このような衛星電波は極超短波を使用しており、従来地表において時刻修正に用いられてきた標準電波に用いられる長波に比して時間当たりに送信される情報量が多く、時刻情報の受信に要する時間は標準電波を受信する場合に比べ短縮されると考えられる。
【0003】
特許文献1には、衛星電波腕時計であるGPS付き腕時計が開示されている。同文献記載のGPS付き腕時計は、段落0040に記載があるように、ボタンが数秒、例えば3秒以上押されると受信処理を行うものであり、測時モードで受信中は秒針が「Time」の位置に移動し、GPS衛星が捕捉できない場合は秒針が「N」の位置に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2011−43449号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
衛星電波腕時計では、衛星電波の受信にあたり、受信動作中である旨や受信結果の成否等、受信動作に関する情報を随時ユーザに表示する場合がある。そして、この表示として、前掲の特許文献1に開示されたGPS付き腕時計の秒針に代表されるような、アナログ表示部材(ここでは、機械的な位置や姿勢の変化により情報を視覚的に示す部材を意味するものとする)を用いる場合には、アナログ表示部材自身の動作に少なからず時間を要する。また、受信処理を開始するためのボタン押し下げの受付時間にも一定の時間が必要である。
【0006】
衛星電波腕時計では、上述の通り、時刻情報の受信に要する時間が短縮されており、ユーザの操作から受信動作、時刻修正の完了までを迅速に終了することがその商品価値に与える影響は大きいと考えられる。しかしながら、これまでユーザの操作から時刻修正の完了までの一連の動作に要する時間を短縮するための構成は十分に検討されていなかった。
【0007】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、衛星電波腕時計において、ユーザの操作から受信動作、時刻修正の完了までを迅速に終了することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。
【0009】
(1)衛星電波を受信するアンテナと、高周波回路と、デコーダ回路を有する衛星電波受信部と、少なくとも受信動作中であること及び受信結果を表示するアナログ表示部材と、内部時刻を保持するとともに計時する時計回路と、ユーザの操作を受け付ける操作部材と、少なくとも、前記衛星電波受信部に電源を供給し起動させる起動動作、前記衛星電波受信部により特定の衛星電波を捕捉し追尾する捕捉追尾動作、前記衛星電波受信部により受信された衛星電波より時刻情報を取得する時刻情報取得動作、前記操作部材が所定の操作受付時間の間継続的に操作されていることを検知する継続操作検知動作、及び、前記アナログ表示部材を受信動作中であることを示す位置へと移動させる受信表示移動動作のタイミングを制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記継続操作検知動作の開始後、前記継続操作検知動作中に前記起動動作を開始する衛生電波時計。
【0010】
(2)(1)において、前記コントローラは、前記継続操作検知動作の終了後直ちに前記受信表示移動動作を開始し、前記起動動作の終了後直ちに前記捕捉追尾動作を開始する衛星電波腕時計。
【0011】
(3)(1)または(2)において、前記コントローラは、前記内部時刻より予測される前記時刻取得動作の開始時点である時刻情報取得動作開始時より逆算される前記起動動作の開始時点である起動動作開始時よりも前記操作受付時間以上前に前記操作部材が操作された場合、前記継続操作検知動作の終了後、前記起動動作開始時の到来を持って前記起動動作を開始する衛星電波腕時計。
【0012】
(4)(3)において、前記コントローラは、前記継続操作検知動作の終了後直ちに前記受信表示移動動作を開始する衛星電波腕時計。
【0013】
(5)(3)において、前記コントローラは、前記アナログ表示部材を待機中であることを示す位置へと移動させる待機表示移動動作のタイミングを制御するとともに、前記継続操作検知動作の終了後直ちに前記待機表示移動動作を開始し、その後前記受信表示移動動作を開始する衛星電波腕時計。
【0014】
(6)(1)乃至(5)のいずれかにおいて、前記コントローラは、前記衛星電波受信部により受信された衛星電波より日に関する情報である日情報を取得する日情報取得動作のタイミングを制御するとともに、前記日情報を取得する場合、前記内部時刻より予測される前記日情報取得動作の開始時点である日情報取得動作開始時より逆算される前記起動動作の開始時点である起動動作開始時の到来を持って前記起動動作を開始する衛星電波腕時計。
【0015】
(7)(1)乃至(6)のいずれかにおいて、前記コントローラは、取得された前記時刻情報を前記衛星電波受信部から前記時計回路へと転送する時刻情報転送動作及び、前記アナログ表示部材を受信結果を示す位置へと移動させる受信結果表示移動動作のタイミングを制御するとともに、前記時刻情報転送動作と前記受信結果表示移動動作が重畳する制御を行う衛星電波腕時計。
【発明の効果】
【0016】
上記(1)、(2)、(4)、(5)、又は(7)の側面によれば、衛星電波腕時計において、ユーザの操作から受信動作、時刻修正の完了までを迅速に終了することができる。
【0017】
また、上記(3)又は(6)の側面によれば、さらに、衛星電波腕時計において、無駄な電力消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の第1の実施形態に係る衛星電波腕時計を示す平面図である。
図2】本発明の第1の実施形態に係る衛星電波腕時計の機能ブロック図である。
図3】GPS衛星から送信される信号のサブフレームの構成を示す概略図である。
図4】サブフレーム1の構成を示す図である。
図5A】第1の時系列を示すタイムチャートである。
図5B】第2の時系列を示すタイムチャートである。
図6A】第3の時系列を示すタイムチャートである。
図6B】第4の時系列を示すタイムチャートである。
図7】本発明の第1の実施形態に係る衛星電波腕時計の受信に関する動作を示すフローチャートである。
図8】本発明の第2の実施形態に係る衛星電波腕時計を示す平面図である。
図9A】第2の時系列を示すタイムチャートである。
図9B】第4の時系列を示すタイムチャートである。
図10】本発明の第3の実施形態に係る衛星電波腕時計を示す平面図である。
図11】第1の時系列を示すタイムチャートである。発明を実施するための形態
【発明を実施するための形態】
【0019】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る衛星電波腕時計1を示す平面図である。ここで衛星電波腕時計とは、前述したように、外部電波を受信して内部に保持している時刻を正しい時刻に修正する機能を持つ腕時計である電波腕時計のうち、衛星電波を受信し時刻を修正するものを指す。なお、本実施形態に係る衛星電波腕時計1は、衛星電波として、GPS衛星からの電波(L1波)を受信するものである。
【0020】
図中符号2は外装ケースであり、その12時方向と6時方向に向かい合うようにバンド取付部3が設けられている。また、衛星電波腕時計1の3時側側面には、操作部材である竜頭4a及びプッシュボタン4bが設けられている。なお、同図中において、衛星電波腕時計1の12時方向は図中上方向であり、6時方向は図中下方向となっている。
【0021】
衛星電波腕時計1は図示のとおり指針式であり、時針、分針、秒針が衛星電波腕時計1の中央位置を回転中心として、同軸に設けられている。なお、本実施形態では秒針が時分針と同軸となっているが、クロノグラフ型の時計のように、秒針をいわゆるクロノ針に置き換え、秒針を副針として任意の位置に配置してもよい。そして、外装ケース2の文字板6の外側の適宜の位置には、「OK」、「NG」、「RDY」及び「RX」の位置表示5が刻印又は印刷されている。これらの文字は、衛星電波腕時計1が衛星電波を受信する際及びその前後に秒針が回転移動して、これら位置表示5のいずれかを指し示すことにより、衛星電波腕時計1の各種の受信状態を知らせるためのものである。従って、秒針はその機械的な位置や姿勢の変化(ここでは回転角)により情報を視覚的に示すアナログ表示部材7である。なお、ここではそれぞれの位置表示5の意味は、それぞれ、「RX」が受信中、「RDY」が待機中であることを、また、「OK」が受信成功、「NG」が受信失敗をそれぞれ意味している。
【0022】
また、文字板6の6時位置には、日窓8が設けられ、日窓8から覗く日板の位置により日付が視認されるようになっている。なお、かかる日窓8は一例であり、適宜の機構による日付表示が適宜の位置に設けられてよい。例えば、日板や他の回転円板を用いた日表示に加えて曜日表示や、副針を用いた各種の表示を用いてもよいし、液晶表示装置等の電気的表示装置による表示を用いてもよい。いずれにせよ、衛星電波腕時計1は少なくとも内部においては、現在の時刻だけでなく、現在の日付についての情報を保持している。
【0023】
また、本実施形態の衛星電波腕時計1は、文字板6の裏側であって、9時側の位置に高周波受信用のアンテナとしてパッチアンテナを有している。なお、アンテナの形式は、受信しようとする電波に応じて決定すればよく、他の形式のアンテナ、例えば、逆F型アンテナ等を用いてもよい。
【0024】
図2は、本実施形態に係る衛星電波腕時計1の機能ブロック図である。衛星電波はアンテナ10により受信され、高周波回路11によりベースバンド信号に変換された後、デコード回路12により衛星電波に含まれる各種の情報が抽出され、コントローラ13へと受け渡される。ここで、アンテナ10、高周波回路11及びデコード回路12は衛星電波を受信し情報を抽出する衛星電波受信部14を構成する。衛星電波受信部14は、極超短波である衛星電波を受信し情報を抽出するため、高周波数で動作する。
【0025】
コントローラ13は、衛星電波腕時計1全体の動作を制御するマイクロコンピュータであると同時に、その内部に時計回路15を有しており、かかる時計回路15が保持する時刻である、内部時刻を計時する機能を有している。時計回路15の精度は、用いる水晶振動子の精度や温度等の使用環境にも依存するが、月差±15秒程度である。もちろん、この精度は、必要に応じて任意に設定して良い。また、コントローラ13は、必要に応じて時計回路15により保持される内部時刻を適宜修正し、内部時刻を正確に保つ。コントローラ13は、計時及びユーザの操作に対する応答に必要な応答速度を有していればよいため、前述の衛星電波受信部14よりも低周波数で動作し、そのため消費電力も小さい。
【0026】
コントローラ13には、操作部材(竜頭4a、プッシュボタン4b等)からの信号が入力され、使用者による操作が検知できるようになっている。また、コントローラ13からは、内部時刻に基づいてモータ16を駆動する信号が出力され、指針を駆動し、時刻を表示する。また、アナログ表示部材7を駆動し、ユーザに対し必要な表示を行う。前述の通り、本実施形態では一例としてアナログ表示部材7は秒針であるが、これに限定するものではなく、別の指針や円板等の他の部材であってもよい。例えば、アナログ表示部材に各種機能表示専用の指針を用いてもよいし、各指針を独立駆動とすることにより、複数の指針、例えば、時針と分針を重ね合わせて駆動することによりアナログ表示部材として用いてもよく、さらには指針の運針速度や運針形態(間欠駆動や、秒針の2秒運針等)を通常の運針と異なるものとすることにより、当該指針をアナログ表示部材として用いてもよい。
【0027】
さらに、衛星電波腕時計1は、その電源として、リチウムイオン電池等の二次電池である電池17を備えており、文字板6(図1参照)の上又は下に配置された太陽電池18による発電により得られた電力を蓄積するようになっている。そして、電池17からは、高周波回路11、デコード回路12及びコントローラ13等に電力が供給される。
【0028】
電源回路19は、電池17の出力電圧を監視しており、電池17の出力電圧が予め定められたしきい値より低下した場合にはスイッチ20をオフとし、コントローラ13への電源供給を停止する。これにより、時計回路15への電源供給も停止されるため、スイッチ20がオフとなった場合には時計回路15に保持されている内部時刻は失われる。また、電源回路19は、太陽電池18による発電等により、電池17の出力電圧が回復した場合にはスイッチ20をオンとし、コントローラ13への電源を供給して、衛星電波腕時計1の機能を回復させる。また、スイッチ21は、高周波回路11及びデコード回路12への電力供給のオン/オフを切り替えるスイッチであり、コントローラ13により制御される。高周波数で動作する高周波回路11とデコード回路12はその消費電力が大きいため、コントローラ13は、衛星からの電波を受信する時のみスイッチ21をオンとして高周波回路11及びデコード回路12を動作させ、それ以外の時はスイッチ21をオフとして、電力消費を低減する。
【0029】
衛星電波の受信は、竜頭4aやプッシュボタン4b等の操作部材を操作することによるユーザからの要求がなされたとき(これを強制受信と称する)や、あらかじめ定められた時刻となったとき(これを定時受信と称する)に行ってよく、そのほかにも、前回の時刻修正があった時刻からの経過時間、あるいは太陽電池18の発電量やその他の衛星電波腕時計1の周囲の環境を示す情報等に基づいて行うようにして良い(これを環境受信と称する)。
【0030】
続いて、本実施形態に係る電波腕時計が受信するGPS衛星からの信号について説明する。GPS衛星から送信される信号は、L1帯と呼ばれる1575.42MHzをキャリア周波数としており、1.023MHzの周期でBPSK(二位相偏移変調)により変調された各GPS衛星固有のC/Aコードにより符号化され、いわゆるCDMA(Code Division Multiple Access;符号分割多元接続)の手法により多重化されている。C/Aコード自体は1023ビット長であり、信号に乗せられるメッセージ・データは20個のC/Aコード毎に変化する。すなわち、1ビットの情報は、20msの信号として送信される。
【0031】
GPS衛星から送信される信号は、1500ビット、すなわち30秒を単位とするフレームに区切られ、さらに、フレームは5つのサブフレームに分けられる。図3は、GPS衛星から送信される信号のサブフレームの構成を示す概略図である。各サブフレームは、300ビットの情報を含む6秒間の信号であり、順番に1から5のサブフレーム番号が付けられている。GPS衛星は、サブフレーム1から順次送信を行い、サブフレーム5の送信を終えると、再度サブフレーム1の送信に戻り、以降同様に繰り返す。
【0032】
各サブフレームの先頭では、TLMとして示すテレメトリワードが送信される。TLMは、各サブフレームの先頭を示すコードであるプリアンブルと、地上管制局の情報を含んでいる。続いて、HOWとして示すハンドオーバワードが送信される。HOWには、Zカウントとも呼ばれる現在の時刻に関する情報であるTOWが含まれている。これは、GPS時刻の日曜日の午前0時からカウントした6秒単位の時間であり、次のサブフレームが開始される時刻を示している。
【0033】
HOWに続く情報は、サブフレームごとに異なっており、サブフレーム1には、衛星時計の補正データが含まれている。図4は、サブフレーム1の構成を示す図である。サブフレーム1には、HOWに続いてWNとして示す週番号が含まれている。WNは、1980年1月6日を0週としてカウントした現在の週を示す数値である。したがって、WN及びTOWを受信することにより、GPS時刻における正確な日時が得られる。なお、WNは一度受信に成功すれば、電波腕時計が内部時刻を何らかの理由、例えば、電池切れ等により失わない限り、内部時刻の計時により正しい値を知ることができるため、再度の受信は必ずしも必要ではない。なお、前述したように、WNは10ビットの情報であるため、1024週を経過すると再び0に戻る。また、GPS衛星からの信号には、この他にも種々の情報が含まれるが、本発明に直接関係の無い情報については、図に示すにとどめ、その説明は省略する。
【0034】
再び図3に戻ると、サブフレーム2及びサブフレーム3にはHOWに続いてエフェメリスと呼ばれる各衛星の軌道情報が含まれているが、その説明は本明細書では割愛する。
【0035】
さらに、サブフレーム4及び5には、HOWに続いてアルマナックと呼ばれる全GPS衛星の概略軌道情報が含まれる。サブフレーム4及び5に収容される情報は、その情報量が多いため、ページと呼ばれる単位に分割されて送信される。そして、サブフレーム4及び5により送信されるデータはそれぞれページ1〜25に分割されており、フレームごとに異なるページの内容が順番に送信される。したがって、全てのページの内容を送信するには25フレーム、すなわち、12.5分を要することになる。
【0036】
なお、以上の説明より明らかなように、TOWは全てのサブフレームに含まれているために6秒毎に、WNはサブフレーム1に含まれているために30秒毎に取得可能なタイミングが到来する。
【0037】
つづいて、ユーザが操作部材を操作することにより実行される強制受信において衛星電波腕時計1が実行する一連の動作を図1、2を参照しつつ説明する。これらの動作は、全てコントローラ13によりその実行されるタイミングが制御される。
【0038】
(1)継続操作検知動作
これは、前記操作部材が所定の操作受付時間の間継続的に操作されていることを検知する動作である。本実施形態の場合、ユーザがプッシュボタン4bをある一定時間(例えば、2秒間。これを操作受付時間と称する。)のあいだ押し続ける長押しの動作をすることにより強制受信が行われる。ここで継続的な操作をユーザに要求しているのは、誤操作による意図せぬ動作を防止するためである。
【0039】
この継続操作検知動作は、コントローラ13がプッシュボタン4bが押下されたことを検知した後、予め定められた時間の間継続して押下されているかを検知することによりなされる。
【0040】
(2)起動動作
スイッチ21をオンとし、衛星電波受信部14に電源を供給し起動させる動作である。この動作は高周波回路11及びデコード回路12の初期化等を含み、若干の時間を要する。起動動作の終了時点は、コントローラ13がスイッチ21をオンとしてから所定の時間(例えば0.6秒)が経過した時点としてもよいし、高周波回路11及びデコード回路12からの起動完了を示す信号をコントローラ13が受け取った時点としてもよい。
【0041】
(3)捕捉追尾動作
衛星電波受信部14により特定の衛星電波を捕捉し追尾する動作である。ここで、「捕捉」とは、CDMAにより多重化されている信号の一つを取り出すことであり、具体的には、一つの信号に対応するC/Aコードを受信信号に乗ずることにより、相関のある信号を取り出す動作である。選択されたC/Aコードにより相関のある信号が得られなければ、異なるC/Aコードを再度選択し繰り返す。このとき、相関の得られた信号が複数ある場合には、最も相関の高い信号を選択すればよい。また、衛星の位置情報を使用して受信し得る衛星電波を予測することにより、選択するC/Aコードの数を制限し、捕捉動作の時間短縮を図ってもよい。また「追尾」とは、受信信号のキャリア波の位相及び、かかる受信信号に含まれるC/Aコードの位相と、選択したC/Aコードのキャリア波の位相及びコードの位相とを合致させてデコードすることにより継続的にデータを取り出す動作である。なお、「追尾」の語義からは、衛星電波からデータを取り出している間は「追尾」がなされているといえるが、ここでいう「捕捉追尾動作」は、衛星電波の捕捉開始からTLMの先頭までの動作を指すものとする。この捕捉追尾動作には概ね2秒程度の時間が必要である。
【0042】
(4)時刻情報取得動作
衛星電波受信部14により受信された衛星電波より時刻情報を取得する動作である。本実施形態では、TLMおよびHOWを受信し、HOW内に含まれるTOWを取得する動作が時刻情報取得動作に該当する。この動作は、TLM及びHOWが送信されるのに要する時間、すなわち、60ビット×20ms=1.2秒が必要である。なお、HOW末尾のパリティの受信を省略する場合には、最短で47ビット×20ms=0.94秒が必要となる。
【0043】
(5)日情報取得動作
衛星電波受信部14により受信された衛星電波より日に関する情報である日情報を取得する動作である。ここで日情報とは、時刻情報(すなわち、時、分、秒)以外の情報であってカレンダー上の日付を特定する情報であり、GPSの場合、WNが該当する。本実施形態では、TLM、HOWに続き送信されるWNを受信し、WNを取得する動作が日情報取得動作である。なお、このときHOWに含まれるTOWも同時に取得可能であるため、本実施形態では、日情報取得動作は時刻情報取得動作をも兼ねることになる。
【0044】
(6)時刻情報転送動作
取得された時刻情報を衛星電波受信部14から時計回路15へと転送する動作である。前述したとおり、衛星電波受信部14の動作周波数とコントローラ13の動作周波数とは異なるため、衛星電波受信部14から直接デコードされた情報を時計回路15へと転送することはできない。そのため、コントローラ13はデコードされた情報を一旦蓄積し、必要な時刻情報のみ又は時刻情報及び日情報のみを抜き出して適宜のタイミングで時計回路15へと転送する。
【0045】
(7)受信表示移動動作
アナログ表示部材7を受信動作中であることを示す位置へと移動させる動作である。アナログ表示部材7(ここでは、秒針)は、前述の通り、その機械的な位置や姿勢の変化により情報を視覚的に示すものであるが、かかる機械的な位置や姿勢の変化にはある程度の時間(例えば、1秒前後)がかかる。ユーザは、アナログ表示部材7の最終的な位置又は姿勢により衛星電波腕時計1の現在の動作状態を知ることができるが、衛星電波腕時計1が何らかの動作を開始したこと自体は、アナログ表示部材7が動き始めたことで知ることができる。
【0046】
(8)待機表示移動動作
アナログ表示部材7を待機中であることを示す位置へと移動させる動作である。ここで、前述したようにTOWあるいはWNが送信されるタイミングが定まっていることから、衛星電波腕時計1がTOWあるいはWNの送信を待つ必要がある場合がある。「待機中」とは、そのような場合、すなわち、衛星電波腕時計1がTOWあるいはWNの送信を待っている状態を意味している。
【0047】
(9)受信結果表示移動動作
アナログ表示部材7を受信結果を示す位置へと移動させる動作である。ここでいう受信結果とは、受信に成功し、内部時刻の修正が行われる場合(「OK」表示となる)と、受信に失敗し、内部時刻の修正がなされない場合(「NG」表示となる)のいずれかである。
【0048】
(10)前回受信結果表示移動動作
アナログ表示部材7を前回の受信結果を示す位置へと移動させる動作である。ここでいう前回の受信結果とは、前回受信に成功し、内部時刻の修正が行われている場合(「OK」表示となる)と、前回受信に失敗し、内部時刻の修正がなされなかった場合(「NG」表示となる)のいずれかである。
【0049】
コントローラ13は、以上の各動作を、ユーザがプッシュボタン4bを押下したときの条件に応じて、各動作のタイミングを制御しながら実行する。ところで、前述したように、TOWを受信するためのタイミング、すなわち、時刻情報取得動作の開始時点である時刻情報取得動作開始時(これは、サブフレームの送信開始時点であるから、TLM先頭のプリアンブルの送信開始タイミングに一致する)は6秒毎に到来する。したがって、この時刻情報取得動作開始時が予測できれば、時刻情報取得動作の前に実行しなければならない捕捉追尾動作及び起動動作に要する時間を、予測した時刻情報取得動作開始時から逆算して得られる時点(この時点を起動動作開始時と称する)に起動動作を開始すると、衛星電波受信部14の動作時間を最小限とすることができ、省電力に資することになる。
【0050】
そこで、コントローラ13は、各種条件とプッシュボタン4bが操作されるタイミングに応じて次のような時系列で各動作を実行する。
【0051】
<第1の時系列>
この第1の時系列は、時刻情報取得動作開始時が予測可能であり、プッシュボタン4bが押下されたタイミングが、起動動作開始時から、所定の先行動作受付時間以上前で、且つ、操作受付時間より後である場合に実行される。
【0052】
図5Aは、第1の時系列を示すタイムチャートである。同チャートで、水平方向軸は時間の経過を示している。コントローラ13は、起動動作の開始時点である起動動作開始時Aより先行動作受付時間以上前であり、且つ、操作受付時間より後である期間Bの間となる時点Cでプッシュボタン4bが押下された場合、直ちに前回受信結果表示移動動作を開始し、アナログ表示部材7に前回の受信結果を表示させる。これにより、本実施形態では、秒針が「OK」または「NG」表示のいずれかを指し示すべく移動開始することになる。その後、起動動作開始時Aの到来を待って起動動作を開始する。この結果、起動動作と継続操作検知動作とが、少なくとも一部、時間的に重畳することとなる。
【0053】
ここで、先行動作受付時間の意味について説明すると、プッシュボタン4b等の操作部材がある一定の時間継続して操作されているならば、そのまま操作部材に対する操作が操作受付時間の間継続される可能性が高い。そこで、操作受付時間より短いある一定の先行動作受付時間(例えば、0.6秒)の間操作部材に対する操作が継続している場合には、継続操作検知動作の完了を待たずに先行で起動動作を開始することにより、受信動作全体に要する時間を短縮するのである。なお、継続操作検知動作が完了することなく操作部材への操作が途絶した場合には、コントローラ13は起動動作又は捕捉追尾動作を中止し、受信動作全体を取りやめる。
【0054】
また、コントローラ13は継続操作検知動作が完了する、すなわち、操作受付時間の間継続してプッシュボタン4bが押下された時点Dにおいて受信表示移動動作を開始する。これにより、本実施形態では秒針が「RX」表示を指し示すべく移動開始することになる。また、コントローラ13は、起動動作の終了後直ちに捕捉追尾動作を開始する。この結果、受信表示移動動作は、少なくとも起動動作及び捕捉追尾動作の何れかと時間的に重畳することとなる(図示の例では、捕捉追尾動作と重畳している)。このように、アナログ表示部材7の受信中を意味する表示「OK」の位置への到達を待つことなく起動動作及び捕捉追尾動作を開始することにより、受信動作全体に要する時間が短縮される。このような動作を行っても、ユーザは、アナログ表示部材7が移動を開始した時点で、衛星電波腕時計1が何らかの動作(ここでは、衛星電波の受信)を開始したものと認識するため特段問題とはならない。
【0055】
その後、コントローラ13は時刻情報取得動作開始時Eで時刻情報取得動作を開始し、HOWに含まれるTOWを取得し、時点Fで時刻情報転送動作を開始すると同時に、受信結果表示移動動作を行う。これにより、時刻情報の転送終了を待つことなく、時刻情報取得動作が終了した時点Fにおいて本実施形態では秒針が「OK」または「NG」表示を指し示すべく移動開始することになる。この結果、時刻情報転送動作と受信結果表示移動動作は時間的に重畳することとなり、受信動作全体に要する時間が短縮される。
【0056】
以上説明した第1の時系列による受信動作では、継続操作検知動作と起動動作、また、受信表示移動動作と少なくとも起動動作と捕捉追尾動作のいずれか、さらに時刻情報転送動作と受信結果表示移動動作が時間的に重畳するように実行されることにより、受信動作全体に要する時間が短縮され、ユーザの操作から受信動作、時刻修正の完了までが迅速に終了する。
【0057】
<第2の時系列>
第2の時系列では、時刻情報取得動作開始時が予測可能であり、プッシュボタン4bが押下されたタイミングが、起動動作開始時から操作受付時間より前である場合に実行される。なお、かかるタイミングが、起動動作開始時から先行動作受付時間より後である場合には、予測された時刻情報取得動作開始時における時刻取得が間に合わないため、時刻情報取得動作開始時を一つ後のタイミングに繰り下げ(本実施形態の場合には6秒後)、以降は第2の時系列に準じて受信動作を実行する。
【0058】
図5Bは、第2の時系列を示すタイムチャートである。同チャートにおいても、水平方向軸は時間の経過を示している。コントローラ13は、起動動作の開始時点である起動動作開始時Aより操作受付時間以上前である時点Gでプッシュボタン4bが押下された場合、直ちに前回受信結果表示移動動作を開始し、アナログ表示部材7に前回の受信結果を表示させる。
【0059】
そして、この場合には、継続操作検知動作が完了する時点Dにおいて、起動動作開始時Aはまだ到来していない。そこで、コントローラ13は、時点Dにおいて待機表示移動動作を開始し、本実施形態では、秒針を「RDY」表示を指し示すべく移動開始させる。この間、衛星電波受信部14には電源は供給されない。
【0060】
次いで、コントローラ13は起動動作開始時Aの到来を待って起動動作を開始する。また、起動動作の終了時点Hにおいて、捕捉追尾動作を開始するとともに、受信表示移動動作を開始する。この場合においても、受信表示移動動作と捕捉追尾動作が時間的に重畳することとなる。なお、受信表示移動動作の開始時点は、起動動作の終了時点Hでなく、起動動作開始時Aとしてもよい。あるいは、受信表示移動動作の終了時点が起動動作の終了時点Hとなるようにしてもよい。この場合、受信表示移動動作の開始時点は、受信表示移動動作に要する時間を起動動作の終了時点Hから差し引くことにより逆算する。その後の動作は、第1の時系列と同様である。
【0061】
以上説明した第2の時系列による受信動作では、起動動作開始時Aの到来を待って初めて衛星電波受信部14に電源が供給されるため、高周波回路11とデコード回路12の動作時間が最小とされ、消費電力が低減される。
【0062】
<第3の時系列>
第3の時系列は、時刻情報取得動作開始時が予測不能である場合に実行される。すなわち、時刻情報取得動作開始時は内部時刻から予測しなければならないが、内部時刻の計時精度により、内部時刻と正確な時刻との間にある一定上のずれが生じたと考えられる場合には、予測された時刻情報取得動作開始時には信頼性がない。このような場合には、時刻情報取得動作開始時は予測不能とみなすのが合理的である。時刻情報取得動作開始時が予測不能であるか否かの判断は適宜の条件により行ってよいが、例えば、内部時計と正確な時刻との間に±1秒以上のずれが生じ得る状況をもって時刻情報取得動作開始時が予測不能であるとみなしてよい。この条件は、内部時計の精度が月差±15秒であれば、おおむね48時間の間時刻情報を受信して修正が行われていない状態や、手動により時刻修正が行われた状態等が該当する。
【0063】
図6Aは、第3の時系列を示すタイムチャートである。同チャートにおいても、水平方向軸は時間の経過を示している。コントローラ13は、プッシュボタン4bが押下された時点Gで直ちに前回受信結果表示移動動作を開始し、アナログ表示部材7に前回の受信結果を表示させ、継続操作検知動作が完了する時点Dにおいて起動動作を開始する。さらに、起動動作の終了時点Hにおいて、捕捉追尾動作を開始するとともに、受信表示移動動作を開始する。この場合には、捕捉追尾動作は予測されたタイミングではなく、現実の時刻情報取得動作開始時Iまで継続する。その後の動作は、第1の時系列と同様である。
【0064】
<第4の時系列>
第4の時系列は、WNを取得する必要がある場合に実行される。WNの取得は、衛星電波腕時計1の電源電圧の低下により時計回路15が停止した場合や、前回WNの受信から所定の期間(例えば、1月など)経過した時点で実行されてよい。
【0065】
図6Bは、第4の時系列を示すタイムチャートである。同チャートにおいても、水平方向軸は時間の経過を示している。この第4の時系列での動作は先の第2の時系列の動作と類似しており、コントローラ13は、プッシュボタン4bが押下された時点Gで直ちに前回受信結果表示移動動作を開始し、アナログ表示部材7に前回の受信結果を表示させる。そして、継続操作検知動作が完了する時点Dにおいて待機表示移動動作を開始し、本実施形態では、秒針を「RDY」表示を指し示すべく移動開始させる。この間、衛星電波受信部14には電源は供給されない。
【0066】
次いで、コントローラ13は起動動作開始時Aの到来を待って起動動作を開始する。また、起動動作の終了時点Hにおいて、捕捉追尾動作を開始するとともに、受信表示移動動作を開始する。この場合においても、受信表示移動動作と捕捉追尾動作が時間的に重畳することとなる。なお、受信表示移動動作の開始時点は、起動動作の終了時点Hでなく、起動動作開始時Aとしてもよい。あるいは、受信表示移動動作の終了時点が起動動作の終了時点Hとなるようにしてもよい。この場合、受信表示移動動作の開始時点は、受信表17示移動動作に要する時間を起動動作の終了時点Hから差し引くことにより逆算する。その後、時刻情報取得動作開始時Eより、日情報取得動作を開始し、HOWに含まれるTOW及びWNを取得する。WN取得が終了した時点Jで時刻情報転送動作を開始すると同時に、受信結果表示移動動作を行い、これにより、時刻情報および日に関する情報についての修正が行われる。
【0067】
図7は、本実施形態の衛星電波腕時計1の受信に関する動作を示すフローチャートである。
【0068】
コントローラ13は、まず、時刻情報取得動作開始時が予測可能であるか否かを判定する(ステップST1)。時刻情報取得動作開始時が予測不能である場合には、前述の第3の時系列により受信動作を行う。そうでなければ、続けて、WNの受信を要するか否か判定する(ステップST2)。WNの受信が必要である場合には、前述の第4の時系列により受信動作を行う。
【0069】
そうでない場合、すなわち、TOWの受信のみで良い場合には、続いて自動受信であるか否か(ステップST3)、指針(例えば、時分針等)がアンテナ10と平面視において重畳する位置にあるなど、その受信性能に影響を及ぼす位置にあるか否か(ステップST4)、電池17の残量が所定値以上であるか否か(ステップST5)を順に判断する。この結果、自動受信である場合、指針とアンテナが重畳している場合、電池残量が所定値以上でない場合にはいずれも第2の時系列により受信動作を行う。
【0070】
このフローの意味は次のとおりである。すなわち、前述したとおり、第1の時系列による動作では、継続操作検知動作の途中で起動動作を先行で開始するものとなっており、継続操作検知動作が完了することなくプッシュボタン4bが離された場合には、受信動作が中止され、無駄な電力消費が生じてしまう。そこで、ユーザが関知しない間に行われる自動受信では受信動作全体の動作を短縮する意義が乏しく無駄な電力消費は避けるべきであること、また、指針がアンテナと重畳している場合には受信に成功する可能性が低下するためやはり無駄な電力消費は避けるべきであること、さらに電池残量が所定値以上でない場合にはやはり無駄な電力消費を避けるべきであることからこれらの場合にはいずれも第2の時系列による動作を採用するものとしているのである。なお、このフローは制御の一例であり、製品の仕様に応じて適宜変更することは差し支えない。
【0071】
コントローラ13は、さらに、プッシュボタン4bの押下タイミングが起動動作開始時から、所定の先行動作受付時間以上前で、且つ、操作受付時間より後であるか否かを判断し(ステップST6)、かかるタイミングであれば第1の時系列による受信動作を行い、そうでなければ第2の時系列による受信動作を行う。
【0072】
ところで、図1に戻り、位置表示5の配置に注目すると、受信結果を示す表示である「OK」及び「NG」、待機中を示す「RDY」、並びに受信中を示す「RX」がこの順番に時計回りに配置されている。このとき、図5Bに示された第2の時系列を参照すると、アナログ表示部材7に関する動作は、前回受信結果表示移動動作、待機表示移動動作、受信表示移動動作、受信結果表示移動動作の順に実行される。他の時系列についても、待機表示移動動作が存在しない場合があるものの、これら動作の順番は同じである。このことは、アナログ表示部材7は、受信動作中はまず受信結果を示す表示、次いで待機中を示す表示、受信中を示す表示、そして再び受信結果を示す表示の順にその位置又は姿勢を変化させることを意味している。そこで、これらの位置表示5が、アナログ表示部材7が指し示す順に順方向(この場合は、時計回り)に配置されていると、アナログ表示部材7(この場合は、秒針)は順方向にのみ回転していくことで最短経路で各位置表示5を順に指し示すことができる。このようにすることにより、アナログ表示部材7による高速な表示がなされるとともに、その電力消費も最小となる。
【0073】
続いて、本発明の第2の実施形態に係る衛星電波腕時計201を説明する。図8は、本実施形態に係る衛星電波腕時計201の平面図であり、先の実施形態について図1で示したものとは、その外観上、位置表示5のうち、待機中であることを示す表示(「RDY」)が省略されている点が異なっている。外観のその他の点については先の実施形態のものと同じである。なお、先の実施形態と共通する部分又は部材については同符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【0074】
また、本実施形態に係る衛星電波腕時計201の機能ブロック図及び、その受信に関する動作を示すフローチャートは先の実施形態に係る衛星電波腕時計1と同じであるため、図2及び図7を本実施形態に係る衛星電波腕時計201の機能ブロック図及び受信に関する動作を示すフローチャートを示すものとして援用する。
【0075】
さらに、本実施形態に係る衛星電波腕時計201のコントローラ13が実行する時系列は、第1の時系列と第3の時系列については先の実施形態に係る衛星電波腕時計1と同じである(それぞれ、図5A及び図6A)。
【0076】
図9Aに、衛星電波腕時計201の第2の時系列のタイムチャートを示した。同チャートにおいても、水平方向軸は時間の経過を示している。コントローラ13は、起動動作の開始時点である起動動作開始時Aより操作受付時間以上前である時点Gでプッシュボタン4bが押下された場合、直ちに前回受信結果表示移動動作を開始し、アナログ表示部材7に前回の受信結果を表示させる。
【0077】
そして、コントローラ13は時点Dにおいて受信表示移動動作を開始し、本実施形態では、秒針が「RX」表示を指し示すべく移動開始させる。しかしながら、この時点ではまだ衛星電波受信部14には電源は供給されない。
【0078】
次いで、コントローラ13は起動動作開始時Aの到来を待って起動動作を開始する。また、起動動作の終了後直ちに捕捉追尾動作を開始する。その後の動作は、第1の時系列と同様である。
【0079】
以上説明した第2の時系列による受信動作では、先の実施形態に係るものと同様に消費電力が低減される他、待機中表示が存在しないため受信中表示がなされる時間が長くなるものの、位置表示5はシンプルとなる。
【0080】
さらに、図9Bに、衛星電波腕時計201の第4の時系列のタイムチャートを示した。同チャートにおいても、水平方向軸は時間の経過を示している。コントローラ13は、プッシュボタン4bが押下された時点Gで直ちに前回受信結果表示移動動作を開始し、アナログ表示部材7に前回の受信結果を表示させる。そして、継続操作検知動作が完了する時点Dにおいて受信表示移動動作を開始し、本実施形態では、秒針を「RX」表示を指し示すべく移動開始させる。しかしながら、この時点ではまだ衛星電波受信部14には電源は供給されない。
【0081】
次いで、コントローラ13は起動動作開始時Aの到来を待って起動動作を開始する。また、起動動作の終了後直ちに捕捉追尾動作を開始する。その後、時刻情報取得動作開始時Eより、日情報取得動作を開始し、HOWに含まれるTOW及びWNを取得する。WN取得が終了した時点Jで時刻情報転送動作を開始すると同時に、受信結果表示移動動作を行い、これにより、時刻情報および日に関する情報についての修正が行われる。
【0082】
続いて、本発明の第3の実施形態に係る衛星電波腕時計301を説明する。図10は、本実施形態に係る衛星電波腕時計301の平面図であり、第1の実施形態について図1で示したものとは、その外観上は、位置表示5(図1参照)が設けられていない点、及び、日窓8(図1参照)に換えてデジタル表示部9が設けられている点が異なっている。外観のその他の点については第1の実施形態のものと同じである。なお、第1の実施形態と共通する部分又は部材については同符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【0083】
デジタル表示部9は、液晶表示装置等の表示内容を任意に変更することのできる表示装置であり、通常は図示のように日付や曜日等の情報を表示するほか、衛星電波腕時計301の受信動作時には、各種の受信状態を表示する。そのため、衛星電波腕時計301にはアナログ表示部材7(図1参照)は設けられていない。
【0084】
また、本実施形態に係る衛星電波腕時計301の機能ブロック図及び、その受信に関する動作を示すフローチャートは先の実施形態に係る衛星電波腕時計1と同じであるため、図2及び図7を本実施形態に係る衛星電波腕時計301の機能ブロック図及び受信に関する動作を示すフローチャートを示すものとして援用する。
【0085】
衛星電波腕時計301に用いられているデジタル表示部9は、アナログ表示部材7(図1参照)とは異なり、即時にその表示が完了するという特徴がある。そのため、衛星電波腕時計301のコントローラ13が実行する時系列では、特定の表示を行うためにアナログ表示部材7(図1参照)を移動させる動作は必要なく、デジタル表示部9に直ちに所望の表示をさせる動作がなされる。
【0086】
図11は、そのような時系列の例として、衛星電波腕時計301で実行される第1の時系列のタイムチャートを示す図である。同チャートにおいても、水平方向軸は時間の経過を示している。コントローラ13は、起動動作の開始時点である起動動作開始時Aより先行動作受付時間以上前であり、且つ、操作受付時間より後である期間Bの間となる時点Cでプッシュボタン4bが押下された場合、直ちに前回受信結果表示動作を開始し、デジタル表示部9に前回の受信結果を表示させる。この前回受信結果表示動作は、継続操作検知動作が完了する時点Dまで継続される。コントローラ13はその後直ちに受信表示動作を開始し、デジタル表示部9に受信中であることを表示させる。また、コントローラ13は、起動動作の終了後直ちに捕捉追尾動作を開始し、その後、時刻情報取得動作開始時Eより時刻情報取得動作を開始する。受信表示動作は、時刻情報取得動作が終了する時点Fまで継続される。時点Fでは、時刻情報転送動作を開始すると同時に、受信結果表示動作が開始され、コントローラ13は、デジタル表示部9に受信結果を表示させる。この受信結果表示動作は、適宜定めた時間の間継続する。
【0087】
以上説明した第1の時系列による受信動作では、時刻情報転送動作と受信結果表示動作が時間的に重畳するように実行されており、時刻情報の転送完了を待つことなく受信結果が表示されるため、受信動作全体に要する時間が短縮され、ユーザの操作から受信動作、時刻修正の完了までが迅速に終了する。この点に関しては、衛星電波腕時計301の第2の時系列、第3の時系列及び第4の時系列においても同様となる。
【0088】
なお、以上説明した各実施形態は発明を実施する上での一例であり、各実施形態において示された具体的な形状や配置、構成に本発明を限定するものではない。特に、種々の部材の配置や数、デザインは必要に応じ当業者が適宜設計すべき事項である。
【符号の説明】
【0089】
1 衛生電波時計、2 外装ケース、3 バンド取付部、4a 竜頭、4b プッシュボタン、6 文字板、7 アナログ表示部材、8 日窓、10 アンテナ、11 高周波回路、12 デコード回路、13 コントローラ、14 衛生電波受信部、15 時計回路、17 二次電池、18 太陽電池、19 電源回路、20 スイッチ、21 スイッチ。
図1
図2
図3
図4
図5A
図5B
図6A
図6B
図7
図8
図9A
図9B
図10
図11