JP2007309941A - 温度補償装置を具備した気圧高度計 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサー（１４）と、計算ユニット（１６）と、時間測定装置（１８）と、校正回路（３２）とを有する携帯用の高度計（１０）を提供すること。
【解決手段】 本発明の携帯用高度計においては、前記計算ユニット（１６）は、前記圧力センサー（１４）で測定された圧力（Ｐ）の関数として、及びシーレベル（海抜ゼロ）おける気団の温度の予測値に対応する基準温度（Ｔ_０）の関数として、標高値（Ｈ）を決定し、前記時間測定装置（１８）は、カレンダーの日付（Ｄ）を提供し、前記校正回路（３２）は、前記高度計（１０）に含まれるデータベース内に含まれる一連の値（Ｔ_Ｓ）の中から日付（Ｄ）の関数として、及び所定の気候（Ｃ）の関数として基準温度値（Ｔ_０）を選択する。本発明は、また標高（Ｈ）を決定する方法を提案する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯用気圧高度計と、この様な高度計用に標高（高度）を決定する方法に関する。

より具体的には、本発明の気圧高度計は、圧力センサーと、計算ユニットと、時間測定装置と、校正回路とを有し、前記計算ユニットは、前記圧力センサーで測定された圧力の関数として、及びシーレベル（海抜ゼロ）おける気団の温度の予測値に対応する基準温度の関数として、標高値を決定し、前記時間測定装置は、カレンダーの日付を提供する。

本発明は、特に、電子式腕時計に搭載された高度計に関する。

この種の高度計においては、標高を得るために、計算ユニットが、標高と気圧と温度との間の関係を示す国際標準で規定された下記の計算式を計算する。
Ｈ＝１５，３８５^＊Ｔ_０ ^＊［１−（Ｐ／Ｐ_０）^{０．１９０２５５}］ （１）
この式で、Ｔ_０は、シーレベル（海抜ゼロ）における気団温度を絶対温度で表し、Ｐは、高度計で測定された気圧をミリバールで表し、Ｐ_０は、シーレベル（海抜ゼロ）における大気圧をミリバールで表したものである。

一般に、シーレベルにおける気団温度は、一定で、デフォルト値としている。このため、シーレベルにおける実際の温度とこのデフォルト値との間に差があと、高度計算で誤差が発生することになる。

この誤差を部分的に修正するために、特許文献１は、シーレベルにおける気団の一連の基準温度値を、様々な緯度と気候に対応して、高度計内に記憶することを提案している。かくして高度計を装着する人は、自分の位置の緯度を手動で入力すると、高度計が日時の関数として予め決定された基準温度値を選択するようにしている。

米国特許第５ ２２４ ０５９号明細書

この解決方法は、完全には満足できるものではない。その理由は、ユーザは自分の立っている場所の緯度を知る必要があり、これは必ずしも現実的ではない。更に所定の月日に対し、ユーザの立っている緯度に応じて、基準温度値は大幅に変わる。これにより、所定の場所での高度計の利用が制限されたり、ユーザが緯度の値を入力する必要がある。

この解決方法は、余り直感的ではないという欠点があり、高度計の人間工学の観点から欠点となる。

更にの解決方法は、大きな記憶容量を必要とし、それ故に高価である。

本発明の目的は、これらの欠点を解決することであり、より直感的な高度計を製造する単純でで経済的な解決方法を提案することである。

かくして、本発明は、前述した種類の気圧高度計を提案する。この気圧高度計は、高度計に含まれるデータベース内に含まれる一連の値の中から日付の関数として、及び所定の気候の関数として基準温度値を選択する。

本発明の高度計は、使用方法を大幅に単純化しながら正確な標高値を提供する。特に高度計の設定は、容易で大きな記憶容量を必要としない。ユーザにとって気候を入力することは、単純な直感的作業であり、地球の平面球形図を参照することもなく、ユーザは自分の立っている場所の気候を知ることができる。

有利なことに、前記気候は、５個の所定の値、即ち温帯性気候、地中海性気候、乾燥性気候、熱帯性気候、極地気候から選択される。出願人による実験により明らかになったことは、５個の気候値を選択することにより、標高の計算の精度と高度計の使用の簡単さとの間で、良好な妥協点を見いだすことができることである。所定の気候の数を減らすことにより、設定動作と入力動作が容易となる。その理由は、高度計の使用者は５個の気候値をスクロールし、その中の１つを選択すればよいからである。それ故に複雑でかつ面倒な操作を必要としない。

さらに、前記校正回路は、赤道に対し前記高度計の位置を表す、北半球と南半球に対応する２つの値から選択された値の関数として、基準温度値を選択する。これにより、高度計が置かれる地球の半球の関数として選択された２つの基準温度を区別する。

高度計算の精度を更にあげるために、前記校正回路は、１ヶ月の気団温度の変動を考慮に入れるため、現在の月の日付の関数として選択された基準温度値を調整する。かくして前記校正回路は、１日の気団温度の変動を考慮に入れるため、時刻の関数として選択された基準温度値を調整する。

本発明は、また、高度計用に標高を決定する方法を提案する。この方法は、
（Ａ） 高度計に記憶されたデータベース内に含まれる一連の標準温度から基準温度値を自動的に選択するステップと、
前記基準温度値は、シーレベルの気団温度の予測値に対応し、
（Ｂ） 圧力を圧力センサーで測定するステップと、
（Ｃ） 標高を、圧力値の関数として、及び選択された基準温度値の関数として、計算するステップと
を有し、
前記（Ａ）ステップにおいて、前記基準温度値は、日付の関数として、及び所定の気候の関数として、選択される。

本発明の方法は、本発明の高度計と同一の利点を有する。即ち標高の決定精度と操作の容易性との間で、良好な折り合い点を有する。

この方法の他の特徴によると、
前記気候は、５個の所定の値、即ち温帯性気候、地中海性気候、乾燥性気候、熱帯性気候、極地気候から選択され、
前記基準温度値は、赤道に対し前記高度計の位置を表す、北半球と南半球に対応する２つの値から選択された値の関数として選択され、
前記高度計の赤道に対する位置を選択する間、第３の値が修正前モードのの高度計の操作を制御するために、選択され、
前記修正前モードにおいて、前記基準温度値は、気候を考慮に入れない所定値で一定であり、
前記選択ステップの間、前記基準温度値が選択される第１修正ステップが、１月の気団温度の変動を考慮に入れるために、現在の月の日付の関数として調整され、
前記選択ステップの間、前記基準温度値が選択される第２修正ステップが、１日の気団温度の変動を考慮に入れるために、現在の時間の関数として調整され、
気候を手動で選択するステップをさらに有する。

図１は本発明の高度計１０を示す。

高度計１０は、図１，２に示すような電子式腕時計１２内に搭載される。高度計１０は、圧力センサー１４を有する。圧力センサー１４は、計算ユニット１６に接続され、標高値Ｈを圧力センサー１４により測定された圧力Ｐの関数として、及びシーレベルの気団温度の予測値に対応する基準温度Ｔ_０の関数として、決定する。計算ユニット１６は、上記の計算式（１）を用いて標高Ｈを計算する。

電子式腕時計１２は、時間測定装置１８と表示手段２０とを有する。時間測定装置１８は、時間ｈとカレンダー情報ここでは日付Ｄを与える。表示手段２０は、指針２２と２個の液晶スクリーン２４により構成される。

ここに示した実施例においては、時間ｈは、指針２２によりアナログ表示され、日付Ｄと標高Ｈは、液晶スクリーン２４によりデジタル表示される。

電子式腕時計１２は、時計の様々な機能を制御する手動制御部材２６，２８，３０を有する。第１プッシュボタン２６を用いて日付Ｄを設定し、時間設定用竜頭２８を用いて時間ｈを設定する。

本発明によれば、高度計１０は校正回路３２を有する。この校正回路３２は、高度計１０内のデータベースに含まれる一連の標準温度値Ｔ_Ｓの中から、日付Ｄの関数と所定の気候Ｃの関数として、基準温度値Ｔ_０を選択する。校正回路３２は、メモリ３４を有し、このメモリ３４内にデータベースが記憶される。

データベースを表（２）として以下に示す。
表（２）
標準温度
気候Ｃ １月 ２月 ３月 ４月 ５月 ６月
極地性地域 −１０ −８ −３ ２ ９ １４
温帯性地域 −２ −１ ３ ９ １４ １９
南半球温帯性地域 ２１ ２１ １９ １６ １３ １１
地中海性地域 ７ ８ １０ １３ １７ ２０
南半球地中海性地域 ２１ ２１ １９ １６ １３ １１
乾燥性地帯 １１ １４ １８ ２２ ２５ ２８
南半球乾燥地帯 ２３ ２３ ２２ １９ １６ １３
熱帯性地域 ２１ ２１ ２３ ２４ ２５ ２６
標準温度
気候Ｃ ７月 ８月 ９月 １０月 １１月 １２月
極地性地域 １６ １３ ９ ３ −５ −１０
温帯性地域 ２１ ２０ １６ １１ ５ ０
南半球温帯性地域 １０ １１ １３ １５ １８ ２０
地中海性地域 ２２ ２２ ２０ １６ １１ ８
南半球地中海性地域 １１ １１ １３ １５ １７ ２０
乾燥性地帯 ２９ ２８ ２６ ２２ １７ １３
南半球乾燥地帯 １３ １４ １７ １９ ２１ ２２
熱帯性地域 ２６ ２７ ２６ ２５ ２３ ２２

表（２）は、各月と各気候Ｃとその時の標準温度Ｔ_Ｓを℃で表したものである。標準温度Ｔ_Ｓは、その月のシーレベルにおける気団と気候Ｃに対する平均温度である。

気候Ｃは、５個の所定の値を含む。即ち温帯性気候Ｃ_Ｔｅと、地中海性気候Ｃ_Ｍｅと、乾燥性気候Ｃ_Ａｒと、熱帯性気候Ｃ_Ｔｒと、極地性気候Ｃ_Ｐｏである。これらの気候Ｃは、Ｋｏｅｐｐｅｎ気候分類を単純化したものに対応する。

北半球と南半球におけるある気候の間の温度差を考慮に入れる、即ち２つの半球の間の気候が反転することを考慮に入れるために、温帯性気候Ｃ_Ｔｅと、地中海性気候Ｃ_Ｍｅと、乾燥性気候Ｃ_Ａｒは、それぞれ南半球の温帯性気候Ｃ_ＴｅＳと、南半球の地中海性気候Ｃ_ＭｅＳと、南半球の乾燥性気候Ｃ_ＡｒＳに二重に書き込まれている。

図３は、５個の所定の気候Ｃ_Ｔｅ、Ｃ_Ｍｅ、Ｃ_Ａｒ、Ｃ_Ｔｒ、Ｃ_Ｐｏに対応するゾーンに分けられた平面球形図を示す。

気候Ｃは、平面球面図上の高度計１０の位置の関数として、電子式腕時計１２のユーザにより手動で、ここでは第２プッシュボタン３０により、選択される。校正回路３２が、適宜の気候Ｃを高度計１０が置かれる半球の関数として選択することができるようにするために、気候Ｃを選択するステップは、高度計１０の赤道に対する位置を北半球と南半球にそれぞれ対応する２つの値から選択するステップが、先に行われる。

ここで示した実施例において、１個の一連の標準温度値Ｔ_Ｓは、熱帯ゾーンに対し与えられ、１個の標準温度値Ｔ_Ｓのシリーズは極地ゾーンに対し、高度計１０の赤道に対する位置を考慮に入れずに、与えられている。

高度計１０の赤道に対する位置を選択するステップの間、第３の値が選択され、高度計１０の動作を校正前モードで制御する。校正前モードにおいては、基準温度Ｔ_０の値は、所定の値（例、１５℃）に設定されるが、これは気候Ｃを考慮に入れていない。この校正前モードは、工場出荷時の電子式腕時計１２のデフォルトの動作モードである。かくして、電子式腕時計１２のユーザが自分が居る半球に関連するデータを入力するまでは、計算式（１）で使用される基準温度Ｔ_０は１５℃のままである。校正前モードは、ユーザが気候Ｃを選択しない動作モードである。

本発明の一実施例によれば、電子式腕時計１２のユーザが気候Ｃを手動で選択するステップの間、少なくとも１個の液晶スクリーン２４を用いて、様々な気候Ｃをスクロールダウンし、表示する。

ある気候Ｃのある月に対応する基準温度値Ｔ_０は、１ヶ月間一定ではなく、その月の気団の温度変動を考慮に入れるために、様々な変動ルールに従って変わる。かくして校正回路３２は、現在の月と選択された気候Ｃに対応する基準温度値Ｔ_０を、現在の月の日付に応じて、天気の変動ルールに従って調整する。この変動ルールは、例えば、ある気候Ｃに対しては、ある月の標準温度値Ｔ_Ｓと翌月の標準温度値Ｔ_Ｓ、を結ぶ線により決定される。標準温度値Ｔ_Ｓは、月の中旬（即ち１５日あるいは１５．５日）にある基準温度Ｔ_０に対応して、データベース内に記憶される。

表（２）と例えば北半球の温暖気候Ｃ_Ｔｅを考慮に入れると、基準温度Ｔ_０の変動を規定する線は、５月１５日の１４℃と、６月１５日の１９℃を通る。この線が５月の下旬と、６月の上旬の間の基準温度Ｔ_０の変動を規定する。同じことが、別の月と別の気候Ｃについても言える。

本発明の他の実施例によれば、校正回路３２は選択された基準温度値Ｔ_０を時間ｈの関数として調整する。特に、一日の内の気団の温度変動を考慮に入れる、夜の温度と昼の温度との差を区別する。

非常に良好な結果が、基準温度値Ｔ_０を時間ｈの関数として調整することなく、標高計算Ｈに対し得られる。

次に、本発明の高度計１０に適合した電子式腕時計１２により実行される標高Ｈを決定する方法について説明する。

この方法は、ユーザが電子式腕時計１２に、自分が居る平面球形図のゾーンの気候Ｃを第２プッシュボタン３０を用いて入力する初期化ステップを含む。例えばユーザがスイスにいる場合には、ユーザは最初に北半球を選択しその後温帯気候Ｃ_Ｔｅを選択する。

ユーザが選択するステップで気候Ｃを知ると、校正回路３２は、時間測定装置１８により提供された日付Ｄの関数として、温帯性気候Ｃ_Ｔｅに対応する一連の標準温度Ｔ_Ｓの中から基準温度値Ｔ_０を選択する。例えば日付Ｄが７月２０日の場合には、校正回路３２は、基準温度Ｔ_０として値２１を選択する。

更に最初の修正ステップにおいて、校正回路３２は、この基準温度Ｔ_０の値を、現在の月の日付の関数として調整する。前記の例においては、日付は７月２０日である。かくして７月１５日に対応する温度２１℃と、８月１５日の対応する温度２０℃を結ぶ線に従って、校正回路３２は、基準温度は２０．８３℃であると決定する。

この実施例によれば、第２修正ステップの間、校正回路３２は、所定の修正係数を基準温度Ｔ_０に日付ｈに応じて適用する。例えば、圧力測定Ｐは、午前２時に行われると、夜の間の７月設定は、基準温度値Ｔ_０は４℃だけ減算される。

計算ステップの間、高度計１０の計算ユニット１６は、高さＨの値を、圧力センサー１４により実行された圧力測定値Ｐの関数として、及び校正回路３２により修正された所定の基準温度Ｔ_０の関数として決定する。

表示ステップの間、表示手段２０ここではスクリーン２４は、計算ユニット１６により計算された標高値Ｈを表示する。

新たな圧力測定毎に、計算ユニット１６は、標高Ｈを計算するために、校正回路３２により調整され選択された基準温度Ｔ_０を用いる。かくして標高Ｈの計算は、適宜の基準温度Ｔ_０を用いて常に実行される。その理由は、基準温度Ｔ_０は、日付Ｄと時間ｈに適合しているからである。

変形例として、本発明の高度計１０は、高さＨを計算する計算式（１）で用いられる基準圧力値Ｐ０を修正する修正回路を有してもよい。特に、高度計１０の使用者が、移動することにより気候変動に起因する圧力変動Ｐを区別するために修正回路を有してもよい。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。

本発明による携帯型気圧高度計を表すブロック図。 図１の高度を具備した腕時計を表す上面図。 ５個の所定の気候に対応する領域に分割された地球の平面球形図を表す図。

符号の説明

１０ 高度計
１２ 電子式腕時計
１４ 圧力センサー
１６ 計算ユニット
１８ 時間測定装置
２０ 表示手段
２２ 指針
２４ 液晶スクリーン
２６，２８，３０ 手動制御部材
２６ 第１プッシュボタン
２８ 時間設定用竜頭
３０ 第２プッシュボタン
３２ 校正回路
３４ メモリ

Claims (13)

1. 圧力センサー（１４）と、計算ユニット（１６）と、時間測定装置（１８）と、校正回路（３２）とを有する携帯用の高度計（１０）において、
   前記計算ユニット（１６）は、前記圧力センサー（１４）で測定された圧力（Ｐ）の関数として、及びシーレベル（海抜ゼロ）おける気団の温度の予測値に対応する基準温度（Ｔ_０）の関数として、標高値（Ｈ）を決定し、
   前記時間測定装置（１８）は、カレンダーの日付（Ｄ）を提供し、
   前記校正回路（３２）は、前記高度計（１０）に含まれるデータベース内に含まれる一連の値（Ｔ_Ｓ）の中から日付（Ｄ）の関数として、及び所定の気候（Ｃ）の関数として基準温度値（Ｔ_０）を選択する
   ことを特徴とする高度計。
2. 前記気候（Ｃ）は、５個の所定の値、即ち温帯性気候（Ｃ_Ｔｅ）、地中海性気候（Ｃ_Ｍｅ）、乾燥性気候（Ｃ_Ａｒ）、熱帯性気候（Ｃ_Ｔｒ）、極地気候（Ｃ_Ｐｏ）から選択される
   ことを特徴とする請求項１記載の高度計。
3. 前記校正回路（３２）は、赤道に対し前記高度計（１０）の位置を表す、北半球と南半球に対応する２つの値から選択された値の関数として、基準温度値（Ｔ_０）を選択する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の高度計。
4. 前記校正回路（３２）は、１ヶ月の気団温度の変動を考慮に入れるため、現在の月の日付の関数として選択された基準温度値（Ｔ_０）を調整する
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の高度計。
5. 前記校正回路（３２）は、１日の気団温度の変動を考慮に入れるため、時刻の関数として選択された基準温度値（Ｔ_０）を調整する
   ことを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載の高度計。
6. 所定の気候（Ｃ）を手動で入力する手段（３０）を更に有する
   ことを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載の高度計。
7. 高度計（１０）用に標高を決定する方法において、
   （Ａ） 高度計（１０）に記憶されたデータベース内に含まれる一連の標準温度（Ｔ_Ｓ）から基準温度値（Ｔ_０）を自動的に選択するステップと、
   前記基準温度値（Ｔ_０）は、シーレベルの気団温度の予測値に対応し、
   （Ｂ） 圧力（Ｐ）を圧力センサー（１４）で測定するステップと、
   （Ｃ） 標高（Ｈ）を、圧力値（Ｐ）の関数として、及び選択された基準温度値（Ｔ_０）の関数として、計算するステップと
   を有し、前記（Ａ）ステップにおいて、前記基準温度値（Ｔ_０）は、日付（Ｄ）の関数として、及び所定の気候（Ｃ）の関数として、選択される
   ことを特徴とする標高決定方法。
8. 前記気候は、５個の所定の値、即ち温帯性気候（Ｃ_Ｔｅ）、地中海性気候（Ｃ_Ｍｅ）、乾燥性気候（Ｃ_Ａｒ）、熱帯性気候（Ｃ_Ｔｒ）、極地気候（Ｃ_Ｐｏ）から選択される
   ことを特徴とする請求項７記載の標高決定方法。
9. 前記基準温度値（Ｔ_０）は、赤道に対し前記高度計（１０）の位置を表す、北半球と南半球に対応する２つの値から選択された値の関数として選択される
   ことを特徴とする請求項７又は８記載の標高決定方法。
10. 前記高度計（１０）の赤道に対する位置を選択する間、第３の値が修正前モードのの高度計（１０）の操作を制御するために、選択され、
    前記修正前モードにおいて、前記基準温度値（Ｔ_０）は、気候（Ｃ）を考慮に入れない所定値で一定である
    ことを特徴とする請求項７−９のいずれかに記載の標高決定方法。
11. 前記選択ステップ（Ａ）の間、前記基準温度値（Ｔ_０）が選択される第１修正ステップが、１月の気団温度の変動を考慮に入れるために、現在の月の日付の関数として調整される
    ことを特徴とする請求項７−１０のいずれかに記載の標高決定方法。
12. 前記選択ステップ（Ａ）の間、前記基準温度値（Ｔ_０）が選択される第２修正ステップが、１日の気団温度の変動を考慮に入れるために、現在の時間の関数として調整される
    ことを特徴とする請求項７−１１のいずれかに記載の標高決定方法。
13. （Ｄ） 気候を手動で選択するステップ
    を更に有する
    ことを特徴とする請求項７−１２のいずれかに記載の標高決定方法。

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