JP2006258475A - 自動修正時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御回路14は、複数の異なる設定時刻に、標準電波受信回路1108により受信した第1の時刻情報、および放送電波受信部1100により受信した第2の時刻情報に基づいた補完および評価の結果に基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報に関する誤差情報を生成し、当該生成した誤差情報に基づいて内部時計1401が計時する時刻情報を修正するので、たとえば受信環境が良好でない状態に変化した場合に、予め規定された個数以上の時刻情報を取得できない場合であっても、誤差情報に基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報を修正することができる。
【選択図】図2
Description
また、時刻情報を含む標準電波を受信して時刻修正を行う電波修正時計が知られている(たとえば、特許文献2参照)。
また、通常時に周波数が40kHzの標準電波を受信して時刻修正を行い、その40kHzの標準電波の受信状態が良好でない場合に、周波数が60kHzの標準電波を受信して時刻修正を行う時計が知られている。
ここでメディアとは、たとえば、標準時刻情報を含む標準電波や、時報情報などの時刻情報を含むAMラジオ放送電波、FM放送電波、テレビジョン放送電波、デジタルテレビジョン放送電波、衛星放送電波などの時刻情報を含む媒体である。
また、上記メディアとして、たとえば時刻情報を提供するコンピュータから通信ネットワークなどの通信路を介して受信する時刻信号も含む。
本実施形態では放送電波として、たとえばAMラジオ放送を採用する。
1.全国に複数の送信局が設置されている。
2.AMラジオ放送電波の送信出力は、標準電波送信局の送信出力よりも大きい。
たとえば札幌、東京、大阪、福岡等の都市部近郊には、表1に示すようにAMラジオ放送局が設置されている。札幌市、東京都、大阪府、福岡市等の都市部から50km以内にラジオ放送局が設けられている。
たとえば埼玉県南埼玉郡菖蒲町から東京NHK第1放送、周波数594kHz、送信出力300kWでAMラジオ放送電波が出力されている。大阪府南河内郡美原町丹上から大阪NHK第1放送、周波数666kHz、送信出力100kWでAMラジオ放送電波が出力されている。
多くの家庭電化製品等の電子装置は、この規格を満たすように設計されているために、それらの電子装置から出力されるノイズ強度が小さい。このためにAMラジオ放送の受信環境がよい。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電波修正時計1を説明する。
また、電波受信系11は、本発明に係る取得手段の一実施形態に相当する。この取得手段は、時刻情報を含む異なる種類の第1および第2のメディアそれぞれから時刻情報を取得する。
また、表示部20として液晶等のデジタル式の時刻表示装置(ディスプレイ)30を用いてもよい。
また、電波受信系11は、たとえば制御回路14の制御により、時刻情報を含む標準電波を受信して所定処理を施して、信号S1106として制御回路14に出力する。
放送電波受信部1100は本発明に係る放送電波受信手段の一実施形態に相当する。標準電波受信回路1108は本発明に係る標準電波受信手段の一実施形態に相当する。
周波数制御回路1104は、たとえば図3に示すように、基準周波数発生回路401、第1分周回路402、第2分周回路403、位相比較器404、および制御電圧発生回路405を有する。
局部発振回路1103は、周波数制御回路1104から出力された信号S1104に応じた周波数で発振して、所定の周波数の信号S1103a,S1103bを出力する。
これに対して、上述したようにPLLループが形成された構成を採用すると、では、温度変化や電池の消耗による電圧変動等があった場合でも、局部発振回路1103が発振する信号S1103aの周波数の変動を低減することができる。
本実施形態においては、1kHz単位の精度の高い掃引はき必ずしも必要ではなく、発振周波数画1kHz程度の刻みで掃引すればその間に必ず放送信号が捕捉可能である。したがって、いわゆるバリキャップによる自動選局方式のような構成も採用することが可能である。
たとえば、ラジオ放送局から送信されるAMラジオ放送電波には、毎正時(00分00秒)付近に図4に示すような時報信号dが含まれている。詳細にはたとえば57秒,58,59秒に周波数440Hzの予告信号(パルス信号)pがAM変調され、毎正時(00分00秒)には予め設定された周波数、たとえば880Hzの正時信号(減衰信号)dがAM変調されている。たとえばパルス信号pおよび減衰信号dの立ち上がり時間T57,T58,T59,T00それぞれが、秒同期している。
また、時報信号(正時信号)dは、図4に示すように、予め規定された周波数(たとえば880Hz)の時報信号dを規定時間Td(たとえば1〜3秒程度)含む。
また、予告信号(前置信号)に関しても、放送局毎に規定されている。予告信号を送信せずに、図4に示した時報信号dのみを送信する放送局もある。
放送電波に含まれる時報信号の規定時間Tdは、放送局毎に規定されている。
時報信号dのレベルは、たとえば図5に示すように、正時(T00)に立ち上がり、時報信号d1の場合には約1秒程度で減衰し、時報信号d2の場合には約2秒程度で減衰し、時報信号d3の場合には約3秒程度で減衰する。つまり図5に示すように時報信号d1〜d3それぞれの規定時間Td1〜Td3は、放送局によって異なる。
たとえば信号Sagcは、中間周波増幅回路1105が、信号S1102を設定された大きさとなるように増幅する際のAGC制御電圧に基づいて搬送波レベル検出信号Sagcを生成する。つまり信号Sagcは自動利得制御回路による増幅の度合いを示す。
検波回路1106は、たとえば信号S1105をAM検波やFM検波を行い信号S1107として時報検出回路1107に出力する。たとえば検波回路1106のAM検波は一般的に用いられる検波方式、たとえば2乗検波、包絡線検波等により検波を行う。
また、時報検出回路1107は、たとえば時報信号のレベルの立ち上がりエッジを検出して、検出結果を信号S1107として制御回路14に出力する。
時報検出回路1107は、たとえば図6に示すように、フィルタ11071、および信号処理回路11072を有する。
フィルタ11071は、信号S1106から時報信号に対応する周波数の信号、たとえば880Hzの信号を抽出して信号S11071を信号処理回路11072に出力する。
信号処理回路11072は、信号S11071を受けて所定の信号処理を行い、処理結果を示す信号S1107を制御回路14に出力する。
詳細には、たとえば信号S11071を受けて、信号レベルの立ち上がりエッジを検出して、検出結果を信号S1107として制御回路14に出力する。
標準時刻電波信号は、たとえば、少なくとも標準時刻の秒毎にパルスのレベルが切り換わるように変調されている。また、標準時刻電波信号は、標準時刻のうち分情報、時情報、日情報、うるう秒情報、またはサマータイム情報のいずれかに応じて規定された信号を基に変調されている。
図8は、標準時刻電波信号の時刻コードの一例を示している。図8(a)は毎時15,45分以外のフォーマット、図8(b)は、毎時15分,45分のフォーマットを示す。
送信情報は、分・時・1月1日からの積算日となっている。
時刻データの送信は、1bit/秒で1分間を1フレームとしており、このフレーム内に前述した分・時・1月1日からの積算日の情報がBCDコードで提供されている。また送信されるデータは、0・1の他にPコードというマーカーが含まれており、このPコードは、1フレームに数カ所あり、正分(0秒)、9秒、19秒、29秒、39秒、49秒、59秒に現れる。このPコードが続けて現れるのは1フレーム中1回で59秒、0秒の時だけで、この続けて現れる位置が正分位置となる。つまり分・時データ等の時刻データはこの正分位置を基準としてフレーム中の位置が決まっているためこの正分位置の検出を行わないと時刻データを取り出すことはできない。
スイッチ群12は、たとえば図1に示すように、標準電波強制受信スイッチ1201、および放送電波強制受信スイッチ1202を有する。
標準電波強制受信スイッチ1201は、たとえば、標準時刻電波信号を受信して時刻修正を行わせる際に操作され、その操作に応じて信号S1201を制御回路14に出力する。制御回路14は、標準電波強制受信スイッチ1201から信号S1201が入力されると、標準電波強制受信モードに設定して、標準電波受信回路1108に標準電波を受信させて、受信した標準電波信号に基づいて内部時計1401が計時する時刻情報を修正する。
また、制御回路14は、たとえば図1,2に示すように、内部時計1401、およびメモリ1402を有する。
内部時計1401は、たとえば年情報カウンタ、月情報カウンタ、日情報カウンタ、曜情報カウンタ、時情報を計時する時カウンタ、分情報を計時する分カウンタ、および秒情報を計時する秒カウンタなどを含む。
メモリ1402は、本発明に係る機能を有するプログラムを記憶する。制御回路14はこのプログラムを実行することにより、本発明に係る機能を実現する。
さらに、制御回路14は、内部時計1401の時刻修正を行った場合に、表示部20やディスプレイ30による表示時刻の時刻修正を行う。
予め規定した個数の時刻情報を特定して、その複数の時刻情報に基づいて上述した補完を行い、時刻情報の評価を行うことで、時刻情報の信頼性を向上させる。
詳細には、内部時計1401により計時される時刻情報が略正確な場合、たとえば内部時計1401により計時される時刻情報と標準時刻との誤差が数分程度の場合には、その内部時計1401が計時する時刻情報に基づいて、秒情報、分情報の他に、時情報を確定することができる。
また、本実施形態に係る標準電波受信回路1108により受信される時刻情報は、上述したように秒情報、分情報、時情報、日情報、うるう秒情報、サマータイム情報を含む。
制御回路14は、標準電波受信回路1108により受信した時刻情報、および放送電波受信部1100により受信した時刻情報に基づいて、秒情報、分情報、時情報、および日情報を上述したように補完により取得し、取得した情報に基づいて内部時計1401が計時する時刻情報の修正を行う。
制御回路14は、たとえば、放送電波に時報信号dが含まれる規定時間内に、放送電波受信手段の一具体例に相当する同調回路1101や周波数変換回路1102の受信周波数を予め規定された受信周波数範囲内で制御し、時報検出回路1107が時報信号dを特定したと判別した場合に、時報信号dを含む放送電波の受信周波数情報をメモリ1402に記憶し、メモリ1402が記憶する受信周波数情報に対応する受信周波数で受信する放送電波に含まれる時報信号dに基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報を修正する。
本実施形態に係る電波修正時計1がAMラジオ放送を受信する場合に、制御回路14は、予め規定された受信周波数範囲として、たとえば図11に示すように、535kHzから1620kHzまでの受信範囲に規定する。
規定時間Tdとしては、たとえば880Hzという信号を特定するのにサンプリングレートを早くすると880Hzの信号を複数個認識するのに必要な時間が最速となる(複数波を要する場合もある)。
詳細には、制御回路14は、毎正時から時報信号が含まれる規定時間Tdの間に、スキャンすることができる周波数範囲で、全受信周波数範囲TR1を分割する。本実施形態では図12に示すように、全受信周波数範囲TR1を複数個(たとえば8個)の受信周波数範囲R1〜R8に分割する。
制御回路14は、このスキャンを2回繰り返すと、トータル約158波をスキャンすることができる。
制御回路14は、放送電波に時報信号dが含まれる規定時間内に、同調回路1101や周波数変換回路1102の受信周波数を予め規定された受信周波数範囲内で制御し、時報検出回路1107が抽出した信号のレベルVが閾値Vth以上であると判別した場合に受信周波数情報をメモリ1402に記憶し、設定時刻に、メモリ1402が記憶する受信周波数情報に対応する受信周波数で同調回路1101や周波数変換回路1102が受信する時報信号dに基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報を修正する。
たとえば図12に示す受信周波数範囲R1にてサーチを行った結果、時報信号dを特定することができない場合に、その他の受信周波数範囲たとえば受信周波数範囲R2〜R8のいずれかの範囲内で、時報信号dを特定する処理を行う。
制御回路14は、たとえば、図12に示すように、複数の異なる受信周波数にて放送電波に含まれる時報信号V1,V2を特定した場合には、時報信号のレベルの大きい順に、受信順位を設定する。
詳細には、たとえば1回目のスキャン時に、時報検出回路1107にてノイズの影響により信号レベルが閾値以上となった場合であっても、2回目以降、閾値以上の信号レベルを抽出できない場合には、その1回目の信号がノイズの影響による誤検出であると判別して、その受信周波数情報を破棄し、新たに時報信号dを特定する処理を行う。
詳細には、予めAGC機能による信号Sagcに基づいて放送電波を特定して、特定した放送電波に相当する受信周波数情報をメモリ1402に記憶し、設定時刻になると、メモリ1402に記憶する受信周波数情報に対応する受信周波数に同調回路1101や周波数変換回路1102を設定して、放送電波に含まれる時報信号を受信する。
詳細には、制御回路14は、初期時に標準電波(長波)受信回路1108が受信した標準時刻電波信号に基づいて、内部時計1401が計時する時間情報である年情報、月情報、日情報、曜日情報、時情報、分情報、および秒情報を修正し、内部時計1401が計時する時刻情報を基に、後述するように表示時刻の修正を行う。
詳細には、制御回路14は、受信タイミング制御として、たとえば内部時計1401が計時する時刻情報を基に毎正時を含む所定時間、たとえば毎正時の数10秒前からAMラジオ放送電波を受信させる。
一般的に、水晶発振子による発振信号による内部時計1401の精度は、月差数10秒の精度なので、上述したようにラジオ放送電波の受信を開始すれば確実に時報信号を受信することができる。
制御回路14は、発光素子142から出力された光が、時分針車に設けられた遮光部および透光部により、受光素子144に受光される、光のオンオフパターンに基づいて、表示時刻の修正を行う。
すなわち、発光素子142は、制御回路14からローレベルのドライブ信号DR2が出力されたとき発光するようにドライブ回路18に接続されている。
また、電源制御回路22は、外部電池24が電波修正時計1に装着されて電力供給を行っていることを示す信号または外部電池24が装着されていない状態を示す信号を制御回路14に出力する。
外部電池24は、たとえば出荷時には電波修正時計1の電池ケース141に装着されておらず、商品購入時にユーザにより電波修正時計1の電池ケース141に装着され、制御回路14やメモリ1402などの構成要素に電力供給を行う。
そして、発光素子142のアノードは一端がpnpトランジスタQ2のコレクタに接続されたドライブ回路18における抵抗素子R4の他端に接続され、カソードは、接地されると共に、受光素子144のエミッタに接続されている。
受光素子144のコレクタは、制御回路14に接続されている。この制御回路14との接続ラインは、検出信号DT1の制御回路14への出力ラインとなっている。
詳細には、たとえば制御回路14は、初期時に各構成要素、たとえばメモリ1402内の変数値などを初期状態に設定する。
また、制御回路14は、初期時刻情報入力部21により入力された初期時刻情報を示す信号S21に基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報を設定する。
たとえば制御回路14は、内部時計1401が計時する時刻情報や標準電波受信回路1108の受信状態に基づいて、放送電波受信部1100または標準電波受信回路1108を選択する。
この際、制御回路14は、たとえばスイッチ群12の標準電波強制受信スイッチ1201や放送電波強制受信スイッチ1202から、それらのスイッチが操作されたことを示す信号S1201,S1202が入力した場合には、その信号S1201,1202に基づいて受信手段を選択してもよい。
詳細には、制御回路14は、標準電波受信回路1108を受信オン状態に設定し、標準電波を受信させる。標準電波受信回路1108は、アンテナANT2を介して標準電波を受信し、上述した復調処理などの所定処理を行い信号S1108として制御回路14に出力する。
詳細には、たとえば放送電波から時報信号d(正時(00分00秒)を示す信号)を抽出した場合には、内部時計1401が計時する時刻情報を基に、たとえばそれらの情報の誤差を示す時刻情報を、メモリ1402に記憶(保持)する。
詳細には、制御回路14は、標準電波受信回路1108により受信した第1の時刻情報、および放送電波受信部1100により受信した第2の時刻情報のうち一方の時刻情報に関する評価を行う場合に、他方の時刻情報を用いて、その一方の時刻情報を補完する。
たとえば標準電波から抽出した秒情報や分情報に関して、エラーやノイズ等により信頼性が低下している場合であっても、上述したように、標準電波から抽出した秒情報と分情報に関して、放送電波から抽出した秒情報と分情報を用いて補完することで、秒情報と分情報に関して信頼性が向上する。
詳細には、たとえば制御回路14は、上述したように放送電波から特定した第2の時刻情報を用いて、標準電波から特定した第1の時刻情報を補完した時刻情報に関して、評価を行う。ここで評価とは、たとえば受信した時刻情報の正当性を評価する処理や、異なる設定時刻に複数の時刻情報を取得した場合には、それら複数の時刻情報の整合性や正当性を判断する処理、また標準時刻と比較して最も整合性や正当性が高い時刻情報を判別する処理などである。
たとえば、本実施形態では図9,図10に示すように、3個の時刻情報を標準電波や放送電波から抽出できたか否かを判別する。
たとえば、制御回路14は、上記補完により得られた時刻情報を、内部時計1401が計時する時刻情報を修正する際に用いる時刻情報とする。
また、制御回路14は、評価の結果、異なる設定時刻に、放送電波受信部1100により受信した放送電波から設定個数の第2の時刻情報を抽出できないと判別した場合に、標準電波受信回路1108により受信した標準電波に含まれる第1の時刻情報に基づいて第2の時刻情報を補完する。
本実施形態に係る制御回路14は、複数の異なる設定時刻に、標準電波受信回路1108により受信した第1の時刻情報、および放送電波受信部1100により受信した第2の時刻情報に基づいた補完および評価の結果に基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報に関する誤差情報を生成し、当該生成した誤差情報に基づいて内部時計1401が計時する時刻情報を修正する。
図14を参照しながら、本実施形態に係る電波修正時計1の具体的な動作を、図13に示した動作との相違点を中心に説明する。
ステップST171において、制御回路14は、図9,図10に示すように、複数の異なる設定時刻に、標準電波受信回路1108により受信した第1の時刻情報、および放送電波受信部1100により受信した第2の時刻情報に基づいた補完および評価の結果に基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報に関する誤差情報を生成する。
この誤差情報は、たとえばステップST17により時刻決定した度に生成され、メモリ1402に蓄積(記憶)される。
この誤差情報を蓄積することにより、内部時計1401が計時する時刻情報と、標準電波受信回路1108や放送電波受信部1100により得られた時刻情報を基に上述した補完および評価に基づいて生成した時刻情報との誤差の変化のパターンを取得することができる。
詳細には、制御回路14は、蓄積した誤差情報による誤差の変化のパターンに基づいて、内部時計1401が計時する時刻情報と標準時刻との誤差が小さくなるように好ましくはゼロとなるように、内部時計1401が計時する時刻情報を修正する。
たとえば、受信していない受信周波数範囲に対して、低い周波数からスキャンを開始する。
たとえば、外部電池24未装着時に内部電池23から供給される電源電圧により内部時計1401が計時し、たとえば1年間全く標準電波信号やAM放送電波などを受信せずに時刻修正を行わずに放置された場合、最大4分間程度の誤差が発生する場合があるので、直近の受信時刻から現在までの経過時間により誤差が発生しても標準時の正時信号を受信できるように、受信時刻(タイミング)を制御する。
詳細には、制御回路14は、時報検出回路1107が抽出した信号のレベルが閾値以上であると判別した場合に、その周波数変換回路1102による受信周波数情報をメモリ1402に記憶する。
この優先順位は、たとえば、自動受信を行う際の受信周波数を設定する場合に用いられる。
ステップST144において、制御回路14は、内部時計1401が計時する時刻情報に基づいて、表示部20やディスプレイ30による表示時刻を修正する。
ステップST145において、制御回路14は、発光手段である発光ダイオード(LED)16を規定された時間間隔、たとえば4秒毎に点滅させることで、時報信号dを受信してその時報信号dを基に正常に時刻修正を行った旨を報知する。
ステップST148において、制御回路14は、新たに時報信号を含む放送電波の受信周波数を特定する処理を行う。たとえば、上述したAM放送電波強制受信モードなどに移行して、新たに時報信号を含む放送電波の受信周波数を特定する処理を行う。
また、時報信号を含む放送電波を受信して時刻修正を行う設定時刻は、上述した形態に限られるものではない。
Claims (10)
- 内部時計と、
第1の時刻情報を含む標準電波を受信する標準電波受信手段と、
第2の時刻情報を含む放送電波を受信する放送電波受信手段と、
前記標準電波受信手段および前記放送電波受信手段により受信した前記第1の時刻情報および第2の時刻情報のうち一方の時刻情報に関する評価を行う場合に、他方の時刻情報を用いて前記一方の時刻情報を補完して前記評価を行い、当該評価の結果に基づいて前記内部時計が計時する時刻情報を修正する制御手段と
を有する自動修正時計。 - 前記制御手段は、前記標準電波受信手段および前記放送電波受信手段により受信した前記第1および第2の時刻情報のうち、予め規定した個数の前記第1および第2の時刻情報を特定し、前記特定した時刻情報に基づいて前記補完を行う
請求項1に記載の自動修正時計。 - 前記制御手段は、異なる設定時刻に前記標準電波受信手段により受信した標準電波から第1の個数の前記第1の時刻情報を抽出した場合に、前記予め規定した個数から前記第1の個数を減算した第2の個数の前記第2の時刻情報を前記放送電波受信手段により受信し、当該受信した第2の時刻情報に基づいて前記抽出した第1の時刻情報を補完する
請求項2に記載の自動修正時計。 - 前記制御手段は、異なる設定時刻に前記放送電波受信手段により受信した放送電波から第1の個数の前記第2の時刻情報を抽出した場合に、前記予め規定された個数から前記第1の個数を減算した第2の個数の前記第1の時刻情報を前記標準電波受信手段により受信し、当該受信した第1の時刻情報に基づいて前記抽出した第2の時刻情報を補完する
請求項2に記載の自動修正時計。 - 前記制御手段は、前記評価の結果に基づいて前記標準電波受信手段または前記放送電波受信手段を選択し、設定時刻に、前記選択した前記標準電波受信手段または前記放送電波受信手段により受信した前記第1または前記第2の時刻情報に基づいて前記補完を行う
請求項1から請求項4のいずれかに記載の自動修正時計。 - 前記制御手段は、前記評価の結果、異なる設定時刻に、前記標準電波受信手段により受信した前記標準電波から設定個数の前記第1の時刻情報を抽出できないと判別した場合に、前記放送電波受信手段により受信した放送電波に含まれる前記第2の時刻情報に基づいて前記第1の時刻情報を補完する
請求項5に記載の自動修正時計。 - 前記制御手段は、前記評価の結果、異なる設定時刻に、前記放送電波受信手段により受信した前記放送電波から設定個数の前記第2の時刻情報を抽出できないと判別した場合に、前記標準電波受信手段により受信した標準電波に含まれる前記第1の時刻情報に基づいて前記第2の時刻情報を補完する
請求項5に記載の自動修正時計。 - 前記第2の時刻情報は、少なくとも秒情報、および分情報を含み、
前記第1の時刻情報は、前記秒情報、前記分情報、時情報、および日情報を含み、
前記制御手段は、前記標準電波受信手段および前記放送電波受信手段により受信した前記第1および第2の時刻情報に基づいて、前記秒情報、前記分情報、前記時情報、および日情報を前記補完により取得し、前記取得した情報に基づいて前記内部時計が計時する時刻情報の修正を行う
請求項1から請求項7のいずれかに記載の自動修正時計。 - 前記制御手段は、複数の異なる設定時刻に、前記標準電波受信手段により受信した前記第1の時刻情報、および前記放送電波受信手段により受信した前記第2の時刻情報に基づいた前記補完および前記評価の結果に基づいて、前記内部時計が計時する時刻情報に関する誤差情報を生成し、当該生成した誤差情報に基づいて前記内部時計が計時する時刻情報を修正する
請求項1から請求項8のいずれかに記載の自動修正時計。 - 内部時計と、
時刻情報を含む異なる種類の第1および第2のメディアそれぞれから前記時刻情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により前記第1および第2のメディアそれぞれから取得した前記時刻情報のうち一方の時刻情報に関する評価を行う場合に、他方の時刻情報を用いて前記一方の時刻情報を補完して前記評価を行い、当該評価の結果に基づいて前記内部時計が計時する時刻情報を修正する制御手段と
を有する自動修正時計。
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