JP2005140595A - 電波時計及びその時刻修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明が解決しようとする問題点は、時刻修正時に時間のとびが発生するようなことがなく、連続した時刻表示を行いながら該表示時刻を標準時刻に精度よく追従させることを可能とすると共にアナログ時計に対しても機構に無理をかけることなく標準時刻追従を実施できる時刻修正方法及びその機能を備えた装置を提供することである。
【解決手段】
本発明の時刻修正方法は、定期的に標準時の時刻信号を受信する機能を備えた時計において、前回受信時から今回受信時の間に当該時計の歩進量を検知して標準時との歩進誤差を算出すると共に、今回受信時における時刻表示誤差を検出して所定の修正期間で標準時に到達する修正クロックを算出し、修正期間の間は当該修正クロックによって歩進させ、修正期間終了後は前記歩進誤差を補正した補正クロックにて歩進させるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、時計の表示時刻が標準時に追従するように制御される時計装置及びその方法に関し、特に時系列的な現象を測定する際に用いる時計として好適な時刻修正方法に関する。

従来、時計の時刻を修正する方式としては、標準電波、ＧＰＳなどから得た標準時刻と時計の時刻の間に誤差があった場合、時計の時刻表示を強制的に校正時刻に修正する手法がとられていた。デジタル表示の時計ではこの修正は容易に実行できるのであるが、時針、分針などの針により時刻を表示するアナログ時計では、この修正は針の位置をシフトさせるという機械的な動作を伴うため機構が複雑なものになるという問題があった。そもそも時計の誤差というものは例えば１秒といった単位時間の歩進そのものに狂いがあって、それが積算されて表示のずれを生じる。これを修正し標準時刻を表示させるためにはまず、誤差の原因である歩進の修正が必要であり、更に積算誤差である表示ズレの修正が必要となる。特許文献１にはアナログ時計における針の表示ズレ修正に関し、時刻表示修正時には時針・分針等、針の駆動を停止させる手法が提示されている。また、修正時に手動で校正時刻にセットする等の手法が一般には採られている。

一般生活で使用する時計であるならば、時刻の表示ずれを修正時に一気に修正してしまっても大きな問題は生じない。むしろ一刻も早く正しい時刻を表示させることが優先される。しかし、その時計がある時系列的現象を時刻と共に連続測定する装置に用いられる時計であった場合には、このように一気に時刻表示を修正する機構をもった時計を使用すると、時刻修正時には、時刻のとびの現象が発生し、その修正動作間に測定したデータの正確な時刻特定が不能となってしまう。測定データについてそのときの正確な時刻情報が重要であるこの種のシステムにおいては常に正しい時刻表示がなされていることよりも、常に正しい時刻を割り出すことが出来る状態を堅持しておくことがより重要となる。
そこで、本出願人は先に特許文献２の発明を提示し特許出願した。これは、標準時刻より進めるクロックと標準時刻より遅らせる２種類のクロックを生成するクロック信号生成手段と、該クロック信号生成手段により生成されたクロック信号に基づいて時刻出力を行う計時手段と、外部で生成された標準時刻情報を取得する標準時刻情報取得手段と、該標準時刻情報取得手段による標準時刻の取得時に前記計時手段が出力する時刻の標準時刻に対する進み・遅れを検出する誤差検出手段と、該誤差検出手段の検出結果に応じて誤差を打消す方向のクロックを切替選択するクロック周期選択手段を備えたものであり、表示時刻が常にある誤差範囲内に収まっていると共にその表示時刻情報から標準時刻が補間法を用いて算出できるものである。したがって、この時刻修正方法は前述したこの種の測定装置において求められる「常に正しい時刻を割り出すことが出来る状態を堅持しておく」という必要条件を満たすものであるが、標準時により近い表示をさせたいという時計としての本来的な要求には十分に応えるものではなかった。
特開２００２−１６８９７５号公報 「自動修正時計」 平成１４年６月１４日公開 特願２００３−３０２１５９号「電子時計とその歩進補正方法及び記録時刻修正方法」平成１５年８月２６日出願 独立行政法人通信総合研究所のホームページURL http://jjy.crl.go/JJY-pamp/index.html

本発明が解決しようとする問題点は、上記したような従来の方法の問題点を解消すること、すなわち時刻修正時に時間のとびが発生するようなことがなく、連続した時刻表示を行いながら該表示時刻を標準時刻に精度よく追従させることを可能とすると共にアナログ時計に対しても機構に無理をかけることなく標準時刻追従を実施できる時刻修正方法及びその機能を備えた装置を提供することである。

本発明の時刻修正方法は、定期的に標準時の時刻信号を受信する機能を備えた時計において、前回受信時から今回受信時の間における当該時計の歩進量を検知して標準時に対する歩進誤差を算出すると共に、今回受信時における時刻表示誤差を検出して所定の修正期間で標準時に到達する修正クロックパルスを算出し、修正期間の間は当該修正クロックパルスによって歩進させ、修正期間終了後は前記歩進誤差を補正した補正クロックパルスにて歩進させるようにした。
また、本発明の時刻修正機能付き時計は、定期的に標準時の時刻信号を受信する手段と、時計を駆動するためのパルスを発振するための自励発振装置と、前記発振装置の信号により単位時間のパルスを得るための分周比可変な分周器と、受信した標準時と前回受信した標準時の間に自励発振装置から発生したパルスの総数をカウントするカウンタと、このカウンタの値から前記発振装置の発振周波数を算出して単位時間パルスを得るための分周比を決定すると共に、所定の修正期間で標準時に到達する修正クロックパルスを算出する演算手段とを備えたものであって、前記修正期間で時刻表示を標準時に合わせ、その後は標準時に合わせた前記単位時間パルスで歩進させるようにした。

本発明の時刻修正方法は、上記のような構成を採用したものであるから、所定の修正期間で標準時に到達することができると共に、修正期間終了後は標準時の歩進に合わせた補正クロックにて歩進させるものであるから、常に標準時刻に追従した精度の高い時刻表示が実現できる。そして、修正方法が一気の強制修正ではないため修正時の所謂時刻の飛び現象を回避することができ、しかも標準時刻とのズレが残る修正期間の時刻表示からもその時の修正クロックの値が既知であることから標準時刻を割り出すことができる。したがって、本発明の時刻修正方法は、時系列的な現象の測定装置における時刻情報として有効利用できる。
本発明の時刻修正機能付き時計は、上記のような構成を採るものであるから、時刻修正時に時間のとびが発生するようなことがなく、連続した時刻表示を行いながら該表示時刻を標準時刻に精度よく追従させることを可能とする時計を、従来のクオーツ時計の構成を大きく変えることなく演算手段の機能とその結果の処理によって実現させることができる。また、常に自励発振器の周波数を測定し、測定した周波数に最適な分周比で分周して単位時刻信号をつくりだすので、非常に誤差の少ない時刻情報を得ることができ、かつ、経年変化の影響を受けることがない。修正時刻の受信に失敗しても、また標準電波の停止があった際にも修正周期の複数倍のパルスカウンターを備えておけば問題なく修正動作を実行することができる。
更にこの時刻修正方式を少なくとも時針と分針とを備えたアナログ時計に適用した場合にはその機械的部分を一切変更する必要がなく、そのメカニズムに対して無理をかけることなく標準時刻追従を実施させることができる。

本発明の表示時刻が定期的に入力される標準時刻に追従する時刻修正方法及びその機能を有する時計は、自励発振装置から発振される信号で駆動する時計装置において、ある時間間隔で標準時の時刻信号を受信し、その時間間隔における本時計の自励発振装置のパルス数をカウントしてその発振周波数を推定し、その推定値から本時計の単位時間パルスを発生するための分周器の分周比を算出するものである。自励発振装置の出力する信号の周波数は温度、気圧、電源電圧、経年変化などの原因で常に変動している。この周波数の変動に応じて、作られる単位時間パルスの周期も変動するが、この単位パルスの周期変動を可変分周器の分周比を該周期変動に応じて変えることで補正すること（補正クロックパルスの作成）により、時計装置の単位時間パルスの周期の安定化をはかり、標準時に対応した時計の歩進を確保すると共に、かつ表示時刻のズレについては所定期間の修正期間を設け、修正期間終了時に標準時に到達するための修正クロックパルスを算出し、修正期間終了時に標準時刻を表示させるようにした後、前記分周器の分周比で得られる補正クロックパルスで歩進させるというのが本発明の時刻修正方法である。

本発明で使用する発振装置は、通常の時計などに使用される精度をもつもので対応可能であり、特に周波数を安定させるための特別な工夫は必要ない。本発明の時計では、外部から標準的な時刻信号を受信できる手段をもつことが必要で、標準的な時刻信号としては、たとえば標準電波、ＧＰＳ電波、原子時計などがあり利用できる。この外部からの時刻信号をある時間間隔で受信する。この外部からの時刻信号を受信した時刻を校正時刻とよぶことにする。
今、校正時刻Tnが受信されたとし、前回の校正時刻Tn-1から今回の校正時刻Tnを受信するまでの間に本時計の自励発振装置から出力されたパルス信号のパルス総数SNをカウンタで数えておく。そうすると、自励発振装置の発振周波数のこの期間の平均値はSN/(Tn-Tn-1)[Hz]であったことになる。この周波数をｆ[Hz]とすると、次の校正時刻Tn+1に達するまでの間、自励発振装置の平均発振周波数は大きな変動はないものと予測され、ｆ[Hz]に近いものと推測できるであろう。自励発振装置の発振周波数が推定できれば、本時計の単位時刻を得るための最適な分周器の分周比を計算により決定することができる。すなわち本時計の単位時間をUT秒としたとき、発振周波数ｆ[Hz]の信号から単位時間UT秒の周期のパルス信号を得るためには、分周比Ｒの値はR0＝ｆ×UTとなり、分周器の分周比をその値R0に設定すれば標準時に即した歩進を確保することができる。

校正時刻において受信した標準時刻情報と本発明の時計が表示する時刻は、通常一致していない。標準時に即した歩進を確保できても、それだけでは本時計の表示が遅れていれば、将来にわたり本時計の表示は遅れたままであるし、進んでいる場合も同様に進んだままで、過去の誤差の積算値である時刻の表示ズレについては別途の対応が必要になる。この問題に対しては、従来技術のように、校正時刻に強制的に表示時刻を校正時刻に修正してもこの時刻の表示ズレは解決することができるのであるが、所謂時刻の飛び現象が発生し、連続測定などの時刻表示には不適となる。
そこで、本発明ではその飛び現象を発生させない方法を提示する。すなわち、本発明が採用する方法は一気にズレ分を修正することなくある修正期間を設け、目標時間TO後に本時計の表示時刻が正しい時刻を表示するように可変分周器の分周比を調整するものである。たとえば、校正時刻Tnに、本時計の表示時刻がTn’であり、自励発振装置の発振周波数がｆ[Hz]であったとすると、修正期間TOの間に、自励発振装置からはf×TO個のパルスが出力されるのであるが、修正期間の終了時刻Tn+TOの時点で本時計の表示時刻がTn+TOとなるようにするためには、本時計において、単位時間パルスの数として、(Tn+TO-Tn’)/UT個が必要となる。そのため、この修正期間における可変分周器の分周比Ｒの値をRC＝UT×ｆ×(TO)/(Tn+To-Tn’)として修正クロックを作って歩進させれば、本時計の表示時刻は時刻Tn+TOの時点で、過去の誤差の積算値である時刻の表示ズレは修正され、標準時刻Tn+TOに近い時刻が表示されることになる。そして、その後は分周比Ｒの値をR0＝ｆ×UTに設定することにより、標準時に即した歩進で順次時刻が表示される。本発明におけるこれらの時刻の関係は、図１に示されるとおりである。

以上の作動をより明確にするため具体的な数値で説明する。公称の発振周波数を10kHz（10,000Hz）の自励発振装置を用い、校正時刻は1,000秒間隔で受信し、単位時間UTを１秒、表示時刻修正期間TOの時間を100秒とする時計装置を考える。公称周波数10kHzから１秒の単位時間を得るためには、分周比10,000の分周器を用いればよい。
説明を簡単にするため時刻の表示は秒単位とする。ある標準時Tnが10,000秒のとき、校正時刻の受信があり、そのときの本時計の表示時刻が9,998秒で、パルスの総数カウンタの値SNが9,977,778であったとする。この値は前回の校正時刻と今回の校正時刻間、すなわち1,000秒間に自励発振装置から出力されたパルスの総数であり、この間の自励発振装置の発振周波数ｆは、パルス総数SNを1,000で割った9,977Hz(小数点以下切捨て)と推定できる。したがって、この周波数から１秒の単位時間を得るには分周器の分周比Ｒを9,977に設定すればよい。標準時Tn（10,000秒）での本時計の表示時刻Tn’は9,988秒であり２秒遅れている。表示時刻修正期間TO（100秒）後、すなわち、標準時刻10,100秒の時点で本時計の表示時刻も10,100秒となるようにしたい。そのための分周比RCは、前述の通りRC＝UT×ｆ×(TO)/(Tn+To-Tn’)で計算でき、小数点以下を切捨てて9781の値を得る。この分周比9781で分周して得た修正クロックパルスで時計を歩進させると、100秒後に標準時に極めて近い時刻を表示することができる。その後、分周比を9977で分周して得た補正クロックパルスで時計を歩進させて標準時に極めて近い表示を持続することができる。

本時計の単位時間の精度は自励発振装置の発振周波数と分周器の分周比で決まり、分周比は自然数でしか設定できないため、±１以内の誤差が常に発生するが、自励発振装置の周波数をある程度以上高くすることにより、その誤差はほとんど無視することができる。また、自励発振装置に通常の時計に使用されている水晶振動子を用いても校正時間間隔を短くすることにより、極めて精度の高い時計を提供することができる。また、何らかの原因で校正時刻の受信に失敗しても、その間は通常の時計と同じ精度を保つことができ、次に校正時刻が受信されれば、直ちに本時計の表示時刻の修正が可能となる。
また、外部から入力される正確な時刻とその時刻における本発明の時計の表示時刻、分周器の分周比を変更した本時計の表示時刻と分周比を記録しておくことにより、これらのデータを用いて補間計算することにより、誤差を含んでいた過去の本時計の表示時刻をある程度の精度で割り出し補正することが可能となる。この機能は、物理量の時間的変化を観察する測定装置における測定時刻の精度を高めることに有効である。なお、この補間計算については、特許文献２に詳しく述べられている。

以下、図面を参照して本発明の時計装置の１実施例を詳細に説明する。図２は実施例の基本構成を示したブロック図で、１は水晶振動子、２は発振回路、３は分周器、４は時刻表示装置、５は制御器、６は校正時刻受信装置、そして７はカウンタである。標準時を受信する校正時刻受信装置６は、ＪＪＹの標準電波を受信するものとする。ＪＪＹの信号からは、日本標準時における毎分の立ち上がりの情報を得ることができる。ＪＪＹの標準電波については非特許文献１（独立行政法人通信総合研究所のホームページ）に詳しく記載されている。
本実施例では、校正時刻の間隔を１時間(3,600秒)とし、校正時刻受信装置６は、標準電波を正常に受信できたときは、標準時の毎時の立ち上がりに制御器５にパルスｃを送出する。ＪＪＹの標準電波の受信、及び時刻読み出し等の技術は従来技術を利用するものとし、ここでは校正時刻受信装置６の詳細な説明は省略する。また、表示時刻の修正時間を30分（1,800秒）とする。

水晶振動子は、通常時計に使用されている公称32,768Hzの振動子を用いるものとする。この水晶振動子の一日当たりの誤差は、時間換算で±２秒以内とする。また、時計の単位時間は１秒とし、分周器３からは周期１秒のパルス列ａが出力される。このパルス列ａは時刻表示装置４に入力され、時刻が例えば何時何分何秒という形で表示される。なお、この表示時刻はデジタル形態でもアナログ形態であるかは限定されない。時刻表示装置４は、表示時刻が毎時の30分になったとき、制御器にパルス信号ｄを送る。このような機能をもつ時刻表示装置４は、従来技術で容易に実現できる。
分周器３は、分周比Ｒが可変な分周器であり、発振回路の出力パルスの周波数を１／Ｒに分周して、１秒間隔の単位時間パルスａを出力する。分周比のＲは制御器５から設定される。このような分周比が可変な分周器は従来技術で実現できる。

カウンタ７は、発振回路２の出力パルスをカウントし、発振回路の出力信号の周波数を推定する目的で使用し32ビットのバイナリ・カウンタで構成する。32ビットのバイナリ・カウンタでは、4,294,967,295個(２の32乗)のパルスまで数えられる。発振回路からは１秒間に32,768個近辺のパルスが出力されるので、32ビットのバイナリ・カウンタを用いることで、約36時間分のパルスをカウントできることになる。このことは、36時間以内に、校正時刻受信装置６が少なくても一回、標準電波の毎時信号を受信できれば、水晶発振器出力ｂの周波数を測定できることを意味している。したがって、ＪＪＹの標準電波は、保守などの理由で年に何日かは、数時間の間、電波の送信が停止するが、上記の仕様の下で本発明においては大きな問題とはなることはない。

制御器５の役割は、水晶振動子の発振周波数の推定と、推定した周波数ｆから単位時間を得るための分周器の分周比R0と表示時刻の修正時間の間に表示時刻を修正するた分周器の分周比RCを計算し、分周器にこれらの分周比を設定することである。
制御器５は、レジスタ、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路などのデジタル回路で構成することも可能であるが、回路が複雑になる。そこで、マイクロコンピュータなどのコンピュータを利用するのが簡便である。制御器５に入力される信号は、校正時刻受信装置６からの校正時刻に送出されるパルスｃと時刻表示装置４から送られてくる表示時刻の毎時30分を示すパルスｄである。これらの信号は制御器内のコンピュータの割込み信号とする。標準電波が正常に受信できる状態では、パルスｃとパルスｄは、それぞれ１時間間隔で発生するが、発生するタイミングはそれぞれ30分ずれている。

割込み処理のプログラムで使用する変数名とその意味は次の通りである。
SN：校正時刻におけるカウンタ７の値を納格する変数
DS：校正時刻における時刻表示装置４の秒表示の値を納格する変数
R0：水晶発振回路推定周波数を納格する変数で、R0の値は、単位時間を得るための分周比となる。
Ｎ：パルスｄの割込みごとに＋１が加算される変数、すなわち、その値は表示時刻の毎時30分に＋１が加算、校正時刻では前回の校正時刻から今回の校正時刻までの間の時間を示す。水晶発振周波数を推定した後、０にクリアされる。
FG： 表示時刻修正中を示すフラグで、１のとき修正中を示す。

パルスｃによる割込み処理プログラムでは、次に示す処理を行う。
(1) カウンタ７の値を読み取り、変数SNにその値を格納する。
(2) カウンタ７にリセット・パルスを送り、カウンタ７の値を０にクリアする。
(3) 時刻表示装置４から秒表示の値を読みとり、変数DSにその値を格納する。DSの値（秒表示）は、標準電波の停止などで校正機能が実行されない最大の時間を36時間としており、水晶振動子の誤差は１日24時間で±２秒であるから、56、57、58、59、０、１、２、３、４のいずれかである。
(4) 水晶発振周波数ｆを計算する。この計算は、 SN/(3,600×Ｎ)
で行われ、小数点以下は切り捨てられその計算結果が変数R0に格納される。Ｎは変数Ｎに格納されている値であり、前回の校正時間から今回の校正時間までの時間を示している。3,600×ＮはＮ時間の秒単位の値である。変数Ｎはパルスｄで１が加算され、この周波数の計算後０にクリアされる。
(5) 変数Ｎを０にクリアする。
(6) 変数DSの値が０となるときはこの割り込み処理はここで終了する。
(7) 変数DSの値が０でないときは修正時間の間に表示時刻を修正するための分周比を計算する。この分周比は、UT×ｆ×(TO)/(Tn+TO-Tn')で計算できる。UTは単位時間でここでは１秒、TOは表示時刻の修正期間の時間でここでは1,800秒、Tn-Tn'は、校正時刻Tnとそのときの表示時刻Tn'の差であり、ここでは−４(56)、−３(57)、−２(58)、−１(59)、０(０)、１(１)、２(２)、３(３)、４(４)のいずれかとなる。なお、カッコ内の数は時刻表示装置４から読み出される変数DSに格納されている秒表示の値である。これらの値からTO/(Tn+TO-Tn')を計算すると次のようになる。

ここで、TO/ (Tn+TO-Tn')をｋとおくと、(Tn+TO)秒後に表示時刻が標準時に近い時刻を示すための分周比はｆ×ｋである。ｆの値は上記(4)で計算し変数R0に格納されている。したがって、R0の値×ｋを計算すると表示時刻修正のための分周比が求められる。コンピュータ内に上で計算した値をDSの値とそれに対するｋの値の対応表として表１のような形で格納しておく。そして、変数DSを読み出し、それに対応するｋと変数R0の値との積を計算し、その整数部分を分周器の分周比として分周器に設定する。
(8) 時刻修正中フラグFGを１に設定する。
(9) 割込み処理を終了する。

パルスｄによる割込み処理プログラムでは、次に示す処理を行う。
(1) 変数Ｎの値に＋１を加算する。
(2) もし、時刻修正中フラグFGが１であれば変数R0の値を分周器の分周比として設定する。
(3) 時刻修正中フラグFGを０にクリアする。
(4) 割込み処理を終了する。
以上の構成で標準時に追従する時計を実現することができる。

次に示す実施例は、分周器、カウンタ、制御器をコンピュータとそのソフトウェアを用いて本発明を実施した例である。図３は、コンピュータを利用した本発明のハードウェア構成を示したものである。時計を駆動するための電気信号としては、コンピュータ内部にあるクロックパルスを用いることもできるが、ここでは、説明をわかり易くするために、広く一般の時計で使用されている振動数32,768Hzの水晶振動子を用いた自励発振装置を用いて構成する。勿論、この水晶振動子の振動数は任意のものであっても何ら差し支えないことはいうまでもない。水晶振動子１と発振回路２により得られる周波数32,768Hzの電気信号は、コンピュータ８の割込み信号ｂとしてコンピュータ８に入力される。また、校正時刻受信装置６により、ある時刻に受信された校正時刻は、コンピュータ８の割込み信号ｃとしてコンピュータ８に入力される。また、そのときの時刻データは校正時刻ｔとして、コンピュータ８の入力ポートからコンピュータ８に入力される。本実施例では、この校正時刻受信装置６は、コンピュータ８からの制御信号CNTLにより制御されるものとする。

本実施例では、校正時刻を受信する時刻はコンピュータにあらかじめ設定しておき、校正時刻ｔに近づいたとき、コンピュータから制御信号CNRLを介して、校正時刻情報ｔを校正時刻受信装置６に転送するものとする。校正時刻受信装置６では、指定された時刻の時刻信号を受信した場合に、コンピュータ８へ割込み信号ｃを送る。この場合、校正時刻受信装置６からあえて校正時刻ｔをコンピュータ８へ転送する必要はない。この実施例ではコンピュータ８へ割込み信号ｃを送った後は、校正時刻受信装置６は、自動的に校正作業を停止するものとする。ただし、この作業停止は、本発明の必須の事項ではないので校正時刻受信装置６が常時動作している構成にしても何ら差し支えはない。

実施例の時計は、発振回路２からの割込み信号bにより起動する割込み処理プログラムＰ１と校正時刻受信装置６からの割込み信号ｃにより起動する割込み処理プログラムＰ２で動作する。
これらのプログラムで使用する変数名は次の通りである。
TIME_D： 時計の表示時刻
TIME_C： 校正時刻
TIME_CO：前回の校正時刻
TIME_CI：校正時刻の時間間隔
TIME_O：表示時刻の修正完了時刻
TIME_OI：表示時刻修正時間
TIME_CS：校正作業開始時刻
TIME_CE：校正失敗判定時刻
ｆ ：自励発振装置の推定周波数
UT ：時計の単位時間
Ｒ ：分周比
RC ：時刻修正時の分周比
RO ：時刻修正終了後の分周比
CN ：単位時間を得るためのカウンタ
SN ：ｆを計算するためのカウンタ

割込み信号ｂの周期は、1/32,768Hzであり、約30.5μ秒である。この割込み信号ｂがコンピュータに入力されると、コンピュータの制御は割込み信号ｂのための割込み処理プログラムＰ１に移る。プログラムＰ１における処理プログラムのフローチャートの一例を図４に示す。CNとSNは割込み信号ｂが入力されるたびに＋１加算される、カウンタの役割をするものである。Ｒは可変分周器の分周比に相当するものである。割込み信号ｂからの割り込みがあるとCNは＋１加算され、その結果が分周比Ｒと比較される。もし、CNの値がＲと等しいか大きい場合、時計の処理を行う。このとき、時計駆動信号ａを外部へ出力してもよい。すなわち、Ｒ回の割込み信号ｂに対して、１回の割で時計の処理が行われる。時計の処理が行われる間隔は、単位時間UTであり、発振回路の出力周波数をＲ分の１の周波数に分周して得られる。時計の処理を行った後、CNは０にクリアされる。

発振回路２から出力される信号の公称周波数は32,768Hzであり、Ｒの値として、32,768が設定されていれば、ほぼ１秒ごとに時計の処理が行われることになる。時計の単位時間UT、発振回路の出力周波数ｆとすると、分周比ＲをUT×ｆに設定すると、分周した信号ａは、単位時間UTの周期をもつ。この分周比Ｒは、校正時刻からの割り込み信号ｃによる割り込み処理プログラムＰ２で書き換えられる。

時計の処理では、次の処理を行う。
・表示時刻の更新 (TIME_D=TIME_D+UT)
・表示時刻TIME_Dと表示時刻の修正完了時刻TIME_Oを比較して一致していれば、分周比Ｒの値をRO(＝ｆ×UT)に変更する。
・表示時刻TIME_Dと校正作業開始時刻TIME_CSを比較して一致していれば、校正時刻受信装置４に今回の校正時刻TIME_Cと校正作業開始信号を制御信号CNTLに出力し、校正作業中フラグFOCをオンし、標準時刻を受信するはずの期間終了時刻としての校正失敗判定時刻TIME_CEを設定する。
・表示時刻TIME_Dと校正失敗判定時刻TIME_CEを比較して一致していれば、校正時刻受信装置４に校正作業中止信号を制御信号CNTLに出力し、今回の校正時刻TIME_CにTIME_CIを加算して、今回の校正時刻TIME_Cを更新し、同じく校正作業開始時刻TIME_CSも更新する。

校正時刻受信装置６が校正時刻を受信して、コンピュータ８に割込み信号ｃを送ると、コンピュータ８の割込み処理プログラムＰ２が起動する。プログラムＰ２における処理プログラムのフローチャートの一例を図５に示す。
時刻TIME_Cに時刻校正時刻を受信すると、自励発振装置の周波数ｆは、前回の校正時刻TIME_OとカウンタSNから時間(TIME_C-TIME_CO)における平均値として、
ｆ＝SN/( TIME_C-TIME_CO)
で計算できる。次回の校正時刻まで、自励発振装置の発振周波数がこの周波数ｆであるとみなしても実際上そんなに大きな狂いとなることはない。

校正時刻TIME_Cのとき、本時計の表示時刻はTIME_Dである。この値が一致していなければ、表示時刻は誤差をもっていることになる。この誤差は、表示時刻修正時間TIME_OIの間に修正する。表示時刻の修正完了時刻は、現在の時刻TIME_CにTIME_OIを加算した時刻TIME_Oであり、変数TIME_OをTIME_O＝TIME_C+TIME_OIとする。時間TIME_OIの間には自励発振回路２から出力されるパルスの数は、ｆ×TIME_OIである。このパルス数で、時刻TIME_Oまでに時計の時間を(TIME_O-TIME_D)だけ進めればよい。そのためには、分周器の分周比RCを、 RC＝UT×f×TIME_OI/(TIME_O-TIME_D)
とすればよい。そして、計算したRCを分周器の分周比Ｒに設定する。分周器の分周比をRCに設定すると、この修正クロックパルスの歩進により時刻TIME_Oで、時計の表示時刻もTIME_Oに近い時刻を表示することが期待できる。時刻TIME_O後は、分周器の分周比をRO＝ｆ×UTに設定変更し、標準時に対応した補正クロックパルスの歩進とする。現在の校正時刻TIME_Cは、変数TIME_CO(前回の校正時刻)に代入して保存し、次回の校正時刻を変数TIME_Cに設定する。設定される値は、現在のTIME_Cに校正時刻の時間間隔TIME_CIを加算したものである。

校正時刻、表示時刻、表示時刻修正時間、表示時刻の修正完了時刻の関係を示した図である。 本発明の１実施例の基本構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例の基本構成を示すブロック図である。 実施例２で使われる割込み処理プログラムＰ１のフローチャートである。 実施例２で使われる割込み処理プログラムＰ２のフローチャートである。

符号の説明

１ 水晶振動子 a 割り込み信号
２ 発振回路 b 発振回路からの出力信号
３ 分周器 (実施例２では割り込み信号となる)
４ 時刻表示装置 c 校正時刻からの割り込み信号
５ 制御器 d 表示時刻毎30分を示す割込み信号
６ 校正時刻受信装置 t 校正時刻情報
７ カウンタ
８ コンピュータ

Claims (4)

1. 定期的に標準時の時刻信号を受信する機能を備えた時計において、前回受信時から今回受信時の間に当該時計の歩進量を検知して標準時との歩進誤差を算出すると共に、今回受信時における時刻表示誤差を検出して所定の修正期間で標準時に到達する修正クロックを算出し、修正期間の間は当該修正クロックによって歩進させ、修正期間終了後は前記歩進誤差を補正した補正クロックにて歩進させるようにした時刻修正方法。
2. 定期的に標準時の時刻信号を受信する手段と、時計を駆動するためのパルスを発振するための自励発振装置と、前記発振装置の信号により単位時間のパルスを得るための分周比可変な分周器と、受信した標準時と前回受信した標準時の間に自励発振装置から発生したパルスの総数をカウントするカウンタと、このカウンタの値から前記発振装置の発振周波数を算出して単位時間パルスを得るための分周比を決定すると共に、表示時刻が所定の修正期間で標準時に到達する修正クロックを算出する演算手段とを備えたものであって、前記修正期間で時刻表示を標準時に合わせ、その後は標準時に合わせた前記単位時間パルスで歩進させる時刻修正機能付き電波時計。
3. パルスの総数をカウントするカウンタは標準電波がメンテナンス時に停止される期間を越える容量を備えたものである請求項２に記載の時刻修正機能付き電波時計。
4. 少なくとも時針と分針とを備えたアナログ時計である請求項２または３に記載の時刻修正機能付き電波時計。

Images