JP2020134353A - 電子時計 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の電子時計では、金属製の部品や筐体が、異常な磁場に曝されて磁化されることがある。この場合、磁気センサーが、地磁気に加えて、これらの部品や筐体が発生するオフセット磁界を検出してしまい、北の方位を正確に計測できないことがある。そのため、校正動作によりオフセット磁界を取得し、磁気センサーの計測値から当該オフセット磁界を除去することにより、北の方位を算出している。
以下、本開示の第1実施形態に係る電子時計1について、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態の電子時計1を示す正面図である。
図1に示すように、電子時計1は、ケース本体2と、文字板3と、秒針4と、分針5と、時針6と、液晶表示部7とを備える。
また、ケース本体2には、りゅうず8と、Aボタン9Aと、Bボタン9Bと、Cボタン9Cとが設けられている。
指針4〜6は、通常、時刻を表示する。ただし、Bボタン9Bが押されて、コンパスモードが設定されると、秒針4は北の方位を表示する方位針として機能する。すなわち、秒針4は、本開示の指針の一例である。
3軸磁気センサー11は、3軸タイプの磁気センサーであり、磁気を計測して検出値を取得する。
また、3軸磁気センサー11は、図1において、X方向に沿って延びる第1検出軸111と、X方向と直交するY方向に沿って延びる第2検出軸112とを有する。すなわち、第1検出軸111と第2検出軸112とは直交しており、かつ、文字板3に平行な平面内に配置されている。これにより、3軸磁気センサー11は、地磁気の水平成分を計測可能に構成されている。
さらに、3軸磁気センサー11は、X方向およびY方向に直交するZ方向に沿って延びる第3検出軸113を有する。つまり、第3検出軸113は、第1検出軸111および第2検出軸112に直交する。これにより、3軸磁気センサー11は、水平成分に加えて、鉛直成分の地磁気を計測可能に構成されている。
なお、図1に示すように、X方向とは、文字板3の9時の目盛から3時の目盛に向かう方向であり、Y方向とは、6時の目盛から12時の目盛に向かう方向である。また、Z軸方向とは、指針4〜6の回転軸に沿って文字板3から裏蓋に向かう方向である。
また、第3検出軸113が、第1検出軸111および第2検出軸112に直交するとは、完全に直交する場合に限られるものではなく、例えば、第3検出軸113と第1検出軸111との交差角度が90°から数度程度ずれる場合も含む。同様に、第3検出軸113と第2検出軸112との交差角度が90°から数度程度ずれる場合も含む。
これは、3軸磁気センサー11の軸の組み立て精度などの影響は許容するという意味である。
さらに、第1検出軸111および第2検出軸112が文字板3に平行な平面内に配置されているとは、第1検出軸111および第2検出軸112が文字板3に完全に平行な平面内に配置される場合に限られるものではなく、例えば、ムーブメントの組み立て精度などの影響で、文字板3に平行な平面と第1検出軸111との交差角度が数度程度の場合も含む。同様に、文字板3に平行な平面と第2検出軸112との交差角度が数度程度の場合も含む。
加速度センサー12は、3軸タイプの加速度センサーであり、図1に示すX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の重力加速度を検出可能に構成されている。
本実施形態では、後述するように、加速度センサー12は、3軸磁気センサー11による磁気計測を水平成分と鉛直成分とに分離するのに用いられる。また、加速度センサー12は、重力加速度の向きからケース本体2の傾きを検出可能に構成されている。すなわち、加速度センサー12は、本開示の傾きセンサーの一例である。
図2は、電子時計1の概略構成を示すブロック図である。
図2に示すように、電子時計1は、3軸磁気センサー11と、加速度センサー12と、秒針用モーター21と、時分針用モーター22と、液晶表示部7と、秒針用輪列24と、時分針用輪列25とを備えている。さらに、電子時計1は、CPU31と、RTC32と、秒針用ドライバー33と、時分針用ドライバー34と、LCDドライバー35と、りゅうず操作検出部36と、ボタン操作検出部37と、RAM38と、ROM39と、を備えている。
なお、CPUとは、Central Processing Unitの略語であり、RTCとは、Real-time clockの略語であり、RAMとは、Random access memoryの略語であり、ROMとは、Read only memoryの略語である。
秒針用輪列24は、複数の歯車で構成され、秒針用モーター21の図示略のローターに連動して秒針4を移動させる。
時分針用輪列25は、複数の歯車で構成され、時分針用モーター22の図示略のローターに連動して分針5および時針6を運針させる。
LCDドライバー35は、液晶表示部7に駆動信号を出力する。
ボタン操作検出部37は、Aボタン9AおよびBボタン9Bの操作を検出し、操作に応じた操作信号をCPU31に出力する。
ROM39には、CPU31が実行するプログラムなどが記憶されている。
RAM38には、CPU31が処理を実行する上で必要なデータなどが記憶される。例えば、時計内で発生しているオフセット磁界を示す磁気オフセット値が記憶されている。
モード設定部311は、りゅうず8やAボタン9A、Bボタン9Bの操作に応じて、時刻を表示する通常モード、方位を計測して表示するコンパスモード、および上記磁気オフセット値を取得する校正モードを設定する。
本実施形態では、例えば、通常モードが設定されている状態で、Bボタン9Bが押されると、モード設定部311は、モードをコンパスモードに設定する。また、コンパスモードに設定されている状態で、Bボタン9Bが押されると、モード設定部311はコンパスモードを解除する。すなわち、モード設定部311は、モードを通常モードに設定する。さらに、モード設定部311は、コンパスモードに設定されている状態で、りゅうず8が1段引かれると、モードを補正モードに設定する。
第1方位算出部312は、モード設定部311により、コンパスモードとして第1測定モードが設定された場合に、3軸磁気センサー11における第1検出軸111の検出値および第2検出軸112の検出値に基づいて方位を算出する第1方位算出処理を実行する。なお、第1方位算出部312による第1方位算出処理の詳細については後述する。
第2方位算出部313は、モード設定部311により、コンパスモードとして第2測定モードが設定された場合に、3軸磁気センサー11における第1検出軸111の検出値、第2検出軸112の検出値および第3検出軸113の検出値に基づいて方位を算出する第2方位算出処理を実行する。なお、第2方位算出部313による第2方位算出処理の詳細については後述する。
検出軸補正部314は、補正モードが設定された場合、3軸磁気センサー11を制御して磁気を計測することで、磁気オフセット値を計算して取得する補正処理を実行する。検出軸補正部314による補正処理の詳細については後述する。
報知部315は、第1方位算出処理において、加速度センサー12が閾値を超える傾きを検出したら、報知する報知処理を実行する。報知部315による報知処理の詳細については後述する。
次に、補正処理について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
本実施形態では、検出軸補正部314は、コンパスモードに設定されている状態で、りゅうず8が1段引かれると、補正処理として第1補正処理または第2補正処理を実行する。
検出軸補正部314は、ステップS101として、第1姿勢による操作を促す第1操作表示を実行する。具体的には、検出軸補正部314は、12時を指示する位置に方位針である秒針4を移動させ、液晶表示部7に「CAL1 ↑」との文字列を表示させる。
なお、第1姿勢とは、電子時計1を水平にした状態で、ユーザーが6時位置を自分の方向に向けた姿勢である。
ステップS103でNoと判定すると、検出軸補正部314は、ステップS103でYesと判定するまで、すなわち、ユーザーによってBボタン9Bが押されるまでステップS103を繰り返す。
ステップS103でYesと判定すると、検出軸補正部314は、ステップS104として、磁気計測を実行する。具体的には、検出軸補正部314は、3軸磁気センサー11を作動して、第1検出軸111、第2検出軸112および第3検出軸113に沿った方向の第1検出値「Bx1、By1、Bz1」を取得する。
また、第2姿勢とは、電子時計1を水平にした状態で、ユーザーが12時位置を自分の方向に向けた姿勢である。
ステップS106でNoと判定すると、検出軸補正部314は、ステップS106でYesと判定するまで、すなわち、ユーザーによってBボタン9Bが押されるまでステップS106を繰り返す。
ステップS106でYesと判定すると、検出軸補正部314は、ステップS107として、磁気計測を実行する。具体的には、検出軸補正部314は、3軸磁気センサー11を作動して、第1検出軸111、第2検出軸112および第3検出軸113に沿った方向の第2検出値「Bx2、By2、Bz2」を取得する。
また、第3姿勢は、第2姿勢から文字板3を下に向けるように電子時計1を180°回転させた姿勢である。
ステップS110で検出軸補正部314がYesと判定した場合、つまり、りゅうず8が0段位置に戻されて、終了操作が検出されたと判定した場合、モード設定部311は、ステップS111として、コンパスモードの測定モードに第1測定モードを設定する。そして、2軸方向の磁気オフセット値「Bxoff、Byoff」をRAM38に記憶させ、補正処理を終了する。
このように、検出軸補正部314は、ステップS101〜S111により、2軸方向のオフセット値「Bxoff、Byoff」を取得する。なお、ステップS101〜S111は、本開示の第1補正処理の一例である。
なお、第1補正処理の途中で終了操作が検出された場合、つまり、りゅうず8が0段位置に戻された場合、補正処理を中止する。この場合、元の補正データは維持される。
ステップS112でYesと判定すると、検出軸補正部314は、ステップS113として、磁気計測を実行する。具体的には、検出軸補正部314は、3軸磁気センサー11を作動して、第1検出軸111、第2検出軸112および第3検出軸113に沿った方向の第3検出値「Bx3、By3、Bz3」を取得する。
ステップS115でNoと判定した場合、検出軸補正部314は、ステップS115でYesと判定するまで、つまり、りゅうず8が0段位置に戻されたと判定するまで、ステップS115を繰り返す。
このように、検出軸補正部314は、ステップS112〜S116により、Z軸方向のオフセット値「Bzoff」を取得する。なお、ステップS112〜S116は、本開示の第2補正処理の一例である。
次に、第1方位算出処理について説明する。
図4は第1方位算出処理が実行された場合の、電子時計1の正面図である。
前述したように、モード設定部311により、コンパスモードの測定モードに第1測定モードが設定されると、第1方位算出部312は第1方位算出処理を実行する。
次に、第1方位算出部312は、3軸磁気センサー11を作動させて、磁気を計測して検出値を取得する。具体的には、3軸磁気センサー11の第1検出軸111方向、つまり、図1に示すX軸方向の検出値である「BxRAW」と、第2検出軸112方向、つまり、Y軸方向の検出値である「ByRAW」とを取得する。
そして、第1方位算出部312は、オフセット補正後の値「Bx、By」から北の方位を算出し、図4に示すように、秒針4に北の方位を指示させる。
また、第1方位算出部312は、北の方位に対する12時方向の時計回りの方位角を算出し、液晶表示部7に表示させる。
次に、第2方位算出処理について説明する。
図5は第2方位算出処理が実行された場合の、電子時計1の正面図である。
前述したように、モード設定部311により、コンパスモードの測定モードに第2測定モードが設定されると、第2方位算出部313は第2方位算出処理を実行する。
次に、第1方位算出部312は、3軸磁気センサー11を作動させて、磁気を計測して検出値を取得する。具体的には、3軸磁気センサー11の第1検出軸111、第2検出軸112、第3検出軸113の3軸方向の検出値である、「BxRAW、ByRAW、BzRAW」を取得する。
そして、第2方位算出部313は、加速度センサー12の検出値により、上記値「BX、BY、BZ」を、水平成分「BHX、BHY」と、鉛直成分「BVZ」とに分離する。なお、加速度センサー12の検出値を用いて、3軸磁気センサー11の検出値の水平成分を分離させる方法は公知の技術であるので詳細な説明は割愛するが、例えば、磁気オフセット値によって補正された3軸磁気センサー11の検出値に加速度センサー12の計測値に基づく回転行列を乗じることで、水平成分を分離することができる。
また、第2方位算出部313は、北の方位に対する12時方向の方位角を算出し、液晶表示部7に表示させる。
このような本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、電子時計1は、第1検出軸111に沿った方向および第2検出軸112に沿った方向の2軸方向の補正を行う第1補正処理と、第1補正処理の後に実行され第3検出軸113に沿った方向の補正を行う第2補正処理とを実行可能に構成された検出軸補正部314を備える。また、電子時計1は、検出軸補正部314による第1補正処理の完了後、第2補正処理が完了しない場合、測定モードを第1測定モードに設定し、第2補正処理が完了した場合、測定モードを第2測定モードに設定するモード設定部311を備える。さらに、電子時計1は、第1測定モードが設定された場合、2軸方向における3軸磁気センサー11の検出値に基づいて方位を算出する第1方位算出部312と、第2測定モードが設定された場合、3軸方向における3軸磁気センサー11の検出値および加速度センサー12の検出値に基づいて方位を算出する第2方位算出部313と、を備える。
これにより、ユーザーは、第1補正処理を実行した後に、補正処理を終了させた場合は、3軸磁気センサー11を2軸方向の磁気を検出する磁気センサーとして使用することができる。そのため、3軸全てに対して補正処理を実行する場合に比べて、補正のための操作を簡単にできる。
また、第2補正処理を実行した場合は、3軸磁気センサー11を3軸方向の磁気を検出する磁気センサーとして使用することができる。そのため、加速度センサー12の検出値により、3軸磁気センサー11の検出値の傾き補償を行うことができるので、ユーザーは、より正確な方位を得ることができる。
このように、ユーザーは、第1補正処理で補正処理を終了させる場合と、第2補正処理まで実行させる場合とで選択できるので、ユーザーの利便性を向上できる。
これにより、ユーザーは、設定された測定モードを把握できるので、例えば、第1測定モードが設定されている場合は、ユーザーは電子時計1を水平に保つように意識することができる。そのため、ユーザーは精度の高い方位を得ることができる。
これにより、ユーザーは、ケース本体2が所定の閾値を超えて傾いていることを把握できるので、電子時計1を水平に保つことができて、精度の高い方位を得ることができる。
これにより、ユーザーは、秒針4が指示する方向を把握することにより、北の方位を容易に得ることができる。
次に、第2実施形態を図6の図面に基づいて説明する。
第2実施形態では、補正処理において姿勢計測を行い、計測された姿勢が適正範囲か否かを判定する点で前述した第1実施形態と異なる。
なお、第1実施形態の電子時計1と同じ構成については、同じ符号を付けて説明は省略する。
なお、第2実施形態において、ステップS201〜S209、S211〜S216は、前述した第1実施形態のステップS101〜S109、S111〜S116と同様であるため、説明を省略する。
ここで、第2姿勢では、通常、Z軸方向の加速度Az2は、-9.8m/s2(-1.0g)程度である。また、第3姿勢では、通常、Z軸方向の加速度Az3は、9.8m/s2(1.0g)程度である。そのため、上記判定条件を満たさない場合、第2姿勢から第3姿勢へと電子時計1が適正に回転されていない可能性が高い。この場合、ステップS214において、Z軸方向の磁気オフセット値「Bzoff」を適正に算出できない可能性が高い。
そのため、ステップS219でNoと判定した場合、検出軸補正部314は、第2補正処理は失敗したものと判断し、モード設定部311は、ステップS211にて測定モードに第1測定モードを設定する。この場合、検出軸補正部314は、りゅうず8を0段位置に戻すようユーザーに促す表示を、液晶表示部7に表示させてもよい。
なお、ステップS219における判定条件は、上記の条件に限られるものではなく、例えば、検出軸補正部314は、第2姿勢と第3姿勢とでZ軸方向の加速度の極性が変わったことを判定するように構成されていてもよい。
このような本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、検出軸補正部314は、第2姿勢および第3姿勢におけるZ軸方向の加速度Az2、Az3が適正範囲か否かを判定し、適正でないと判定された場合、モード設定部311は、測定モードに第1測定モードを設定する。
これにより、ユーザーが意図せず3軸目の補正処理、すなわち、第2補正処理に失敗した場合に、測定モードに第1測定モードが設定されるので、3軸磁気センサー11を2軸方向の磁気を検出する磁気センサーとして使用することができる。そのため、第2補正処理を失敗した場合でも、補正処理を最初からやり直す必要がなく、ユーザーの利便性を向上できる。
なお、本開示は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本開示に含まれるものである。
図7は、変形例の電子時計1Aを示す正面図である。
図7に示すように、電子時計1Aには、時計表面側から見て、平面中心に対して6時方向に、モード針13Aが取り付けられている。また、文字板3Aには、第1測定モードを示す「2D」および第2測定モードを示す「3D」の標記と、円弧とを有するモード表示14Aが表示されている。
これにより、設定されている測定モードに応じて、モード針13Aがモード表示14Aの「2D」または「3D」の標記を指示することにより、ユーザーは測定モードを把握できる。
図8に示すように、電子時計1Bはデジタル時計として構成されている。そして、電子時計1Bの表示部15Bには、時刻表示151B、測定モード表示152B、補正表示153B、方位角表示154B、方位マーク155Bが表示され、表示部15Bの外周に方位角基準マーク16Bが表示されている。このような電子時計1Bによっても、ユーザーは、北の方位や測定モードなどを容易に把握できる。
Claims (4)
- 表示面を有するケース本体と、
前記表示面に平行な平面内に配置され互いに直交する第1検出軸および第2検出軸と、前記平面に直交する第3検出軸とを有する3軸磁気センサーと、
前記ケース本体の傾きを検出可能な傾きセンサーと、
前記第1検出軸に沿った方向および前記第2検出軸に沿った方向の2軸方向の補正を行う第1補正処理と、前記第1補正処理の後に実行され前記第3検出軸に沿った方向の補正を行う第2補正処理とを実行可能に構成された検出軸補正部と、
前記検出軸補正部による前記第1補正処理の完了後、前記第2補正処理が完了しない場合、測定モードを第1測定モードに設定し、前記第2補正処理が完了した場合、前記測定モードを第2測定モードに設定するモード設定部と、
前記モード設定部により前記第1測定モードが設定された場合、前記2軸方向における前記3軸磁気センサーの検出値に基づいて方位を算出する第1方位算出処理を実行する第1方位算出部と、
前記モード設定部により前記第2測定モードが設定された場合、前記第1検出軸に沿った方向、前記第2検出軸に沿った方向および前記第3検出軸に沿った方向の3軸方向における前記3軸磁気センサーの検出値および前記傾きセンサーの検出値に基づいて方位を算出する第2方位算出処理を実行する第2方位算出部と、を備える
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1に記載の電子時計において、
前記モード設定部により設定された前記測定モードを表示するモード表示部を有する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1または請求項2に記載の電子時計において、
前記第1方位算出部は、前記第1方位算出処理において前記傾きセンサーを動作させ、
前記第1方位算出処理において、前記傾きセンサーが閾値を超える傾きを検出したら、報知する報知部を有する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記第1方位算出部または前記第2方位算出部により算出された方位を示す指針を有する
ことを特徴とする電子時計。
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